DE3839974A1

DE3839974A1 - Bogenrolltreppe

Info

Publication number: DE3839974A1
Application number: DE19883839974
Authority: DE
Inventors: Erik Dipl Ing Brunn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-26
Filing date: 1988-11-26
Publication date: 1990-05-31
Also published as: DE3839974C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bogenrolltreppe bestehend aus einer Treppenstrecke 1, die in der Draufsicht gekrümmt ist und einen mittleren Bereich 1 a mit vorgegebenem konstantem Neigungswinkel, obere und untere Treppenabsatzbereiche 1 c im wesentlichen mit einem Neigungswinkel von Null, sowie Übergangsbereiche aufweist, welche den mittleren Bereich 1 a mit den oberen und unteren Treppenabsatzbereichen 1 c verbinden und für eine glatte Verbindung dieser Bereiche sich ändernde Neigungswinkel besitzen; im unteren und oberen Treppenabsatzbereich 1 c können mehrere horizontal verlaufende Stufen vorhanden sein.

Eine Vielzahl von segmentförmigen Stufen 21, die längs der Treppenstrecke 1 bewegbar sind und die in der Übergangszone und den horizontal verlaufenden Bereichen untereinander Spalte bilden; Antriebsketten zum Antrieb der Stufen auf dem äußeren und inneren Kurvenbogen, bestehend aus mehreren Kettengliedern, die auf Kettenbahnen 25, 25′ laufen, wobei die Stufen 21 mit den Antriebsketten 24, 24′ über Drehachsen 23 verbunden sind.

Eine Bogenrolltreppe der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 34 37 369 bekannt. Bei dieser Rolltreppe ist es nicht möglich in allen Bereichen, insbesondere in den Übergangsbereichen, einen reinen Kreisbogen zu beschreiben. Ferner treten bei dieser Rolltreppe Spalten zwischen den Stufen untereinander und zwischen Stufen und den Seitenwänden auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Bogenrolltreppe mit exakter Kreisbahn, minimaler Spaltbreite zwischen den Stufen, ohne Spalte zwischen Stufe und Seitenwand zu erstellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst.

Das System beruht darauf, den Weg der Kette und den Weg der Stufe zu trennen.

Wenn auf dem gleichmäßig steigenden Teil der Treppe die Formel

gilt, sind die Winkelgeschwindigkeiten auf dieser Teilstrecke gleich, die Stufen laufen ohne sich gegenseitig zu verschieben auf einer kreisrunden Bahn. In den Übergangsbereichen von dem gleichmäßig steigenden Teil zu den Landungsbereichen mit der Steigung Null verändern sich jedoch die Winkel α i und α a, so daß die obere Gleichung nicht mehr gilt.

Aufgrund der Forderung, daß die Stufe auch in diesem Bereich immer waagerecht stehen muß, verschieben sich Stufeninnenkante und Stufenaußenkante gegeneinander um den Betrag

ds = B 1 _* [cos(α a) - cos(α i)]

Im Bereich der Landungszone mit der Steigung Null, gilt die Gleichung 1 natürlich auch nicht mehr, es tritt eine Wegverschiebung zwischen Innen- und Außenkante auf, die dem Faktor

f = cos(α i)/cos(α a)

(B 1 ist die Bogenlänge der inneren Stufenkante)

entspricht.

Da die innere Stufenkante um ds der äußeren voraus läuft, wäre es nötig, die Ketten auf diesem Weg um den gleichen Betrag ds bzw. um f _*S zu verkürzen, um den Vorlauf der Stufe auszugleichen.

(S ist der zurückgelegte Weg in der Landungszone)

Eine solche in ihrer Länge veränderliche Kette ist konstruktiv sehr aufwendig und würde den Dauerbetrieb einer Bogenrolltreppe kaum gewachsen sein.

Die hier beschriebene Lösung vermeidet hohe Belastungen, da keine zusätzlichen vertikalen Kräfte auf die Rollen wirken und die horizontalen Kräfte, die die Kette auf ihrer Bahn führen kaum größer als bei einer kreisrund geführten Kette sind.

Indem Kettenbahn und Stufenbahn zumindest in den Übergangsbereichen und gegebenenfalls in den Landungszonen getrennt werden, kann man erreichen, daß die Stufe und die Kette mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten laufen, wobei die Bahnen so zueinander angeordnet werden müssen, daß die Stufe eine der Gleichung 1 entsprechende Winkelgeschwindigkeit bzw. Bahngeschwindigkeit an allen Positionen erhält.

Das ist möglich, wenn sich die Drehachsen der Stufe auf der Kettenachse nicht nur drehen, sondern auch horizontal verschieben können. Die Kette kann dann in der Draufsicht auf der inneren Bahn einen aufgeweiteten und/oder auf der äußeren Bahn einen eingezogenen Kreisbogen fahren, während sich die Stufe um einen reinen Kreis bewegt.

Die zurückgelegten Wege von Stufe und Kette können durch entsprechende Bahnkurven in den Übergangsbereichen jeweils die Differenz ds und in den Landungszonen das Verhältnis

Kettenweg = f _* Stufenweg erhalten.

Dieses System ermöglicht eine vollständige Kreisbahn der Stufe in allen Teilabschnitten der Bogenrolltreppe.

Die folgenden Funktionen beschreiben eine solche Kurve für einen aufgeweiteten Kreis in der Innenbahn, wobei die Aufweitung durch Überlagerung mit einer Sinusfunktion erfolgt.

Diese Funktionen gelten für den Übergangsbereich

Es handelt sich um eine Kreisbahn mit sich kontinuierlich erweiternden Durchmesser R(fi).

(Möglich ist ebenfalls eine in der Amplitude wachsende Sinusschwingung.)

(Aus Gründen der Vereinfachung wird nur die Draufsicht der Kurven dargestellt, da für dieses Problem die Hochachse keine Rolle spielt.)

Alle Kurven sind berechnet für folgende Daten

Ri = 6000 mm
Ra = 7000 mm
Rv = 4000 mm
α = 24.3° (Steigung der Treppen innen)
B 1 = 400 mm

Anwachsen des Radius in der Übergangszone

Im Beispiel würde der Innenradius der Kettenbahn im Übergangsbereich, der 15.7° umschlingt, von 6000 mm auf 6092 mm wachsen.

Diese Funktionen gelten für die Landungszone

Es handelt sich um eine Cosinuskurve Rc(fi), die in Amplitude und/oder Periode so angepaßt werden kann, daß die gewünschte Winkelgeschwindigkeit bzw. Bahngeschwindigkeit der Stufenkante erreicht wird, bei möglichst geringer Veränderung der Richtung der Kettenbahn.

Rüi(fimax) ist der Radius der in der Übergangszone an der Stelle, an der die Übergangszone an die Landungszone anschließt.

Diese Kurve stellt den mit einer Cosinusfunktion überlagerten Kreis dar. Weil die Amplitude der Cosinusfunktion sehr klein ist, ergibt sich für Übergangsbereich und Landungszone eine maximale Radiuserweiterung von 92 mm. Die auf den Kreis befindliche Cosinuslinie ist kaum wahrnehmbar.

Kettenbahn in der Landungszone

Die untere Kurve zeigt die aufgesetzte Cosinuslinie allein.

Um Rli(fi) so anzupassen, daß die gewünschten, gleichen Winkelgeschwindigkeiten an Innen- und Außenkante der Stufe erzielt werden, werden Periode und/oder Amplitude angepaßt.

Dazu dient folgende Funktion. Sie stellt die Länge der Kettenbahn dar.

Wird die Länge der Kettenbahn größer, verringert sich die Winkelgeschwindigkeit der inneren Stufenkante und umgekehrt. Durch Vergleich der Winkelgeschwindigkeiten an Innen- und Außenkante der Stufe, wird L(fi) so lange durch Anpassen von Amplitude und/oder Periode verändert, bis die Winkelgeschwindigkeiten an allen Bereichen der Landungszone möglichst geringe Unterschiede aufweisen.

Wie man sieht, erreicht die Kettenbahn bei einer Länge der Stufenbahn von 800 mm selbst eine solche von 812 mm.

Die Länge der Bahn nimmt linear zu, ebenso, wie in diesem Bereich die Längen von innerer und äußerer Bahn sich verhalten würden, wenn die Ketten auf den Kreisbahnen Ri und Ra sich bewegen würden. Es wird aber auf der Kreisbahn durch die Stufe nicht der Weg 812 mm, sondern nur 800 mm zurückgelegt, womit die Stufe gegenüber der Kette eine wie gewünscht verringerte Winkelgeschwindigkeit erhält.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer üblichen Bogenrolltreppe.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Bogenrolltreppe in Draufsicht.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Stufe mit in horizontaler Richtung gegeneinander verschieblicher Kettenbahnen und

Fig. 4 die Draufsicht der Kettenbahnen mit den im Übergangs- und Landungsbereich veränderten Kreisbahnen. Dabei ist die innere Bahn durch eine Sinusschwingung (a) oder eine gekrümmte kreisähnliche Kurve (b 1), die äußere durch eine kreisähnliche (b) verändert.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß der Neigungswinkel α im Übergangsbereich 1 b veränderlich ist. Aus Fig. 2 ist der von der Stufe 21 auf der Kettenbahn zurückgelegte Weg s zu erkennen.

Es wurde erkannt, daß folgende Bedingung herrschen muß, damit die Treppenstufe sich nicht gegeneinander verschieben und Spalte bilden.

Dabei ist sa der Weg auf der äußeren Kettenbahn, α _a der äußere Steigungswinkel und Ra der Außenradius. si, α i etc. entsprechend.

In Fig. 3 wird die Stufe 21 über den Lagerblock 22 auf der horizontalen Drehachse 23 geführt. Auf der Drehachse ist die Rolle der Antriebskette 24 so gelagert, daß sie in horizontaler Richtung beweglich ist. Dadurch kann die Kette 24 eine von der Bahn der Stufe 21 abweichende Bahn durchfahren, so daß der Weg der Stufe 21 und der Kette 24 voneinander unterschiedliche Wegstrecken zurücklegen.

Die erfindungsgemäße Steuerung der Stufen gestattet es, Bogenrolltreppen mit sehr kleinen Radien von beispielsweise 2,0 m und kleiner zu bauen, die auf exakten Kreisbahnen laufen und keine Spalte erzeugen.

In Fig. 4 sind schematisch die Möglichkeiten der erfindungsgemäßen Lösung für die Kettenbahn dargestellt.

Die Stufen 21 laufen entlang der Treppenstrecke 1 auf einer Kreisbahn 27. Der Vortrieb erfolgt über Antriebsketten 24, die ihrerseits auf Kettenbahnen 25 a oder b, oder b 1 laufen.

Die im Übergangs- und Landungsbereich auftretende Voreilung der Innenkante 21′ wird dadurch kompensiert, daß die Kettenbahnen 25 bzw. 25′ durch Aufweitung bzw. Verengung der Kurvenradien Ra, Ri verlängert bzw. verkürzt werden. Gleichzeitig muß bei der Anbindung der Stufen 21 an die Antriebsketten 24 eine Relativbewegung quer zur Vortriebsrichtung ermöglicht werden.

Dies geschieht entweder durch eine axial bewegliche Drehachse 23 oder durch eine axial zur Drehachse 23 bewegliche Stufenrolle 26.

Die verschiebliche Stufenrolle kann sowohl innen und/oder außen an der Stufe angebracht werden. Ebenso ist es möglich, die verschiebliche Drehachse in der Kette fest und in der Stufe verschieblich zu gestalten.

Zur verbesserten Führung der Antriebsketten 24 bei sich in horizontaler Richtung quer zur Vortriebsrichtung aufweitenden Kettenbahnen 25 sind spezielle Führungsrollen 28 vorgesehen.

Es ist selbstverständlich möglich, die Kinematik der beschriebenen Rolltreppe zu verändern, ohne daß von dem Grundprinzip der Erfindung abgewichen wird.

So kann anstelle der horizontalen Drehachse auch eine geneigte mit sämtlichen Zwischenstadien verwendet werden, solange für die Relativbewegung zwischen Stufe 21 und Kette 24 gesorgt ist.

Auch kann die in horizontaler Richtung beschriebene "Raffung" der Antriebskette 24 in vertikaler Richtung unter Einschub der Zwischenstadien durch entsprechend veränderte Kettenbahnen 25 erfolgen.

Anhang
Formelzeichen
Si
der Weg auf der inneren Bahn
Sa	der Weg auf der äußeren Bahn
α i	der veränderliche innere Steigungswinkel
α a	der veränderliche äußere Steigungswinkel
Ri	der Innenradius der Bogenrolltreppe
Ra	der Außenradius der Bogenrolltreppe
fi	Umschlingungswinkel der Bogenrolltreppe
fi(max)	Umschlingungswinkel den die Landungszone einnimmt
Ri (fimax)	Radius des aufgeweiteten Innenkreises am Übergang zur Landungszone
Ri	Innenradius der Bogenrolltreppe
Rüi(fi)	Innenradius im Übergangsbereich als Fkt von fi
Rli(fi)	Innenradius in der Landungszone als Fkt von fi
Ra	Außenradius der Bogenrolltreppe
Rv	vertikaler Radius der Übergangszone
L(fi)	Bahnlänge als Fkt von fi
B 1	Innenbogen der Stufe
g	Maß für die Frequenz der Cosinusschwingung g = p _* π/B 1 [p = Anzahl der Schwingungen in der Landungszone]
a	Amplitude der Cosinusschwingung
d	a² _* g²

Claims

1. Bogenrolltreppe, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Stufen 21 und Antriebsketten 24 beweglich quer zur Bewegungsrichtung ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Drehachse 23 eine in axialer Richtung der Drehachse verschiebliche Stufenrolle 26 trägt, die auf den Kettenbahnen 25, 25′ läuft und daß zumindest eine der Kettenbahnen 25, 25′ im Übergangsbereich 1 b und in der Landungszone einen von der Kreisbahn abweichenden Kurvenbogen beschreibt, wobei der äußere und/oder innere Radius Ra, Ri der Kettenbahnen 25, 25′ proportional zum Produkt aus dem Cosinus des Neigungswinkels und dem auf den Kettenbahnen zurückgelegten Wege ist.

2. Bogenrolltreppe, bestehend aus einer Treppenstrecke 1, die in der Draufsicht gekrümmt ist und einen mittleren Bereich 1 a mit vorgegebenem konstantem Neigungswinkel, obere und untere Treppenabsatzbereiche 1 c im wesentlichen mit einem Neigungswinkel von Null, sowie Übergangsbereiche aufweist, welche den mittleren Bereich 1 a mit den oberen und unteren Treppenabsatzbereichen 1 c verbinden und für eine glatte Verbindung dieser Bereiche sich ändernde Neigungswinkel besitzen; im unteren und oberen Treppenabsatzbereich 1 c können mehrere horizontal verlaufende Stufen vorhanden sein.

Eine Vielzahl von segmentförmigen Stufen 2, die längs der Treppenstrecke 1 bewegbar sind und die in der Übergangszone und den horizontal verlaufenden Bereichen untereinander Spalte bilden; Antriebsketten zum Antrieb der Stufen auf dem äußeren und inneren Kurvenbogen, bestehend aus mehreren Kettengliedern, die auf Kettenbahnen 25, 25′ laufen, wobei die Stufen 21 mit den Antriebsketten 24, 24′ über Drehachsen 23 verbunden sind.

3. Bogenrolltreppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kettenbahnen horizontal gegeneinander verschoben angeordnet sind, wobei das Ausmaß der Verschiebung proportional zur Spaltbreite und zum Steigungswinkel der Treppe ist und die Drehachse der Stufenrolle 26 gegenüber der Stufenachse 23 in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei die Verschiebung dem Ausmaß der horizontalen Verschiebung der Kettenbahnen 25, 25′ entspricht.

4. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einseitigen oder beidseitigen Verschiebung der Kettenbahnen die Länge der horizontalen Verschiebung zwischen 0 und 500 mm beträgt.

5. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebliche Kettenbahn in der Draufsicht ein Kreis oder eine kreisähnliche Kurve ist, der eine weitere Funktion addiert ist, so daß der Weg der inneren und äußeren Stufenkante immer und in allen sichtbaren Bereichen der Bogenrolltreppe der folgenden Gleichung nahekommt: (Formelzeichen im Anhang Seite 13)

6. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Glieder der Antriebsketten mit der die segmentförmigen Stufen über Drehachsen verbunden sind, in allen Richtungen horizontal und vertikal gegeneinander verdrehbar sind.

7. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion, die der verschieblichen Kettenbahn addiert wird, eine Sinus- oder Cosinusschwingung mit konstanter oder wachsender Amplitude und/oder Periode ist, so daß zumindest eine der Kettenbahnen eine von der Kreisform abweichende Linie beschreibt.

8. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Landungsbereich die innere Stufenkante 21′ der äußeren Stufenkante 21′′ entsprechend dem Faktor cos(α a)/cos(α i) vorläuft.

9. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich der Innenradius Ri der Bogenrolltreppe folgender Gleichung genügt

10. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Landungsbereich 1 c der Innenradius Ri folgender Gleichung genügt

11. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der inneren Kettenbahn 25′ folgender Gleichung genügt: [diese Gleichung entsteht aus der Gleichung für ein Bogenelement ds: = (1 + (dy/dx)²)^0.5 dx]

12. Bogenrolltreppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die segmentförmigen Stufen unabhängig von der horizontalen Verschiebung der Kettenbahn der Antriebskette im sichtbaren Teil immer auf einer Kreisbahn geführt wird.