自制动齿轮和包括自制动齿轮的人员输送机的制作方法

本发明涉及一种自制动齿轮，特定地说涉及一种构造成用于人员输送机中的自制动齿轮。本发明还涉及一种包括这种自制动齿轮的人员输送机以及一种操作这种人员输送机的方法。

背景技术：

诸如自动扶梯或移动人行道的人员输送机通常包括构造成用于输送人员的诸如托盘或梯级的输送元件链，以及构造成用于驱动输送元件链的驱动单元。由驱动单元提供的扭矩经由传动元件传递到输送元件链，所述传动元件特定地说可以包括链和/或带。

特定地说，在输送元件链在不同高度水平诸如建筑物的不同楼层之间延伸的构型中，存在万一驱动单元和/或至少一个传动元件失效则输送元件将以不受控制的方式向下移动的风险。

希望避免输送元件的这种不受控制的移动。

技术实现要素：

根据本发明的示例性实施方案，特定地说可以用于人员输送机中的自制动齿轮包括：输入轴，其构造成连接到驱动单元；输出轴，其构造成连接到诸如输送元件链的负载；制动机构，其构造成用于制动输出轴；以及连接在输入轴和输出轴之间的行星齿轮。行星齿轮构造成在不经由输入轴提供扭矩时，激活制动机构以便制动输出轴。

根据本发明的示例性实施方案的人员输送机包括构造成用于输送人员的输送元件链；驱动单元，其构造成用于驱动输送元件链；以及根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮。驱动单元连接到自制动齿轮的输入轴，并且输送元件链连接到自制动齿轮的输出轴。

一种操作根据本发明的示例性实施方案的人员输送机的方法包括操作驱动单元以便经由自制动齿轮驱动输送元件链。

一种操作根据本发明的示例性实施方案的人员输送机的方法还包括当不经由输入轴提供扭矩时，即当驱动单元不经由自制动齿轮驱动输送元件链时通过自制动齿轮来锁定输送元件链。

根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮构造成在正常(驱动)操作中，即当通过由驱动单元提供的扭矩驱动输送元件链时，将扭矩从输入轴传递到输出轴。

然而，如果没有扭矩传递到自制动齿轮的输入轴，例如由于驱动单元或至少一个传动元件发生故障，则激活制动机构以便制动输出轴。制动输出轴避免了机械连接到输出轴的输送元件链的不受控制和不希望的移动。

根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮可以以这样的构型实施，所述构型可以集成在链轮的主驱动轴中，所述链轮提供用于驱动人员输送机的输送元件链。这种构型允许将自制动齿轮集成到人员输送机中，而不增加人员输送机所需的空间。因此，可以将根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮容易地添加到现有的人员输送机设计。

附图说明

在下文中，参考附图更详细地描述本发明的示例性实施方案。

图1示出了根据本发明的示例性实施方案的人员输送机的示意性侧视图。

图2和图3分别示出了根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮的透视图。

图4示出了图2和图3所示的自制动齿轮装置的侧视图。

图5示出了用于根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮中的行星齿轮的透视图。

图6示出了图5所示的行星齿轮的截面图。

图7示出了用于根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮中的力放大器的放大视图。

图8示出了用于根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮中的摆线齿轮驱动装置的截面图。

具体实施方式

图1示出了在两个层站51之间延伸的人员输送机50的示意性侧视图。在图1所示的实施方案中，人员输送机50是包括多个梯级53的自动扶梯。然而，技术人员将理解，本发明的示例性实施方案可以包括不同种类的人员输送机50，特别是移动人行道，其包括多个托盘而不是梯级53。梯级53布置为输送元件链52。输送元件链52与安装到旋转轴6的链轮56啮合。驱动单元54构造成用于经由传动元件58驱动旋转轴6并因而驱动链轮56和输送元件链52，所述传动元件可以是链或带。

在图1中不可见的根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮2布置在旋转轴6内。以下将参考图2到图8更详细地描述自制动齿轮2。特定地说，旋转轴6可以是自制动齿轮2的输出轴6。传动元件58连接到自制动齿轮2的输入轴4。因此，由驱动单元54提供的扭矩经由传动元件58传递到自制动齿轮，所述自制动齿轮将扭矩经由其输出轴6传递到链轮56。

在图中未示出的替代构型中，自制动齿轮2的输入轴可以直接连接到驱动单元54的输出轴。

图2和图3分别示出了根据本发明的示例性实施方案的自制动齿轮2的透视图，并且图4示出了其侧视图。

自制动齿轮2包括沿轴线A延伸通过自制动齿轮2的输入轴4。自制动齿轮2还包括呈包封输入轴4的圆柱形笼形式的输出轴6。形成输出轴6的圆柱形笼的轴线与输入轴4的轴线A同轴。

输入轴4机械地连接到驱动装置或马达，例如，人员输送机50的驱动单元54。输出轴6机械地连接到负载，诸如人员输送机50的输送元件链52(参见图1)。

在图2、图3和图4中示出为位于左侧的摆线齿轮驱动装置40将输入轴4连接到自制动齿轮2的输出轴6，以便允许将扭矩从输入轴4传递到输出轴6。当输入轴4通过驱动装置或马达旋转时，摆线齿轮驱动装置40导致输出轴6以低于输入轴4的旋转速度的旋转速度旋转。

摆线齿轮驱动装置40包括制动机构8，所述制动机构构造成用于制动输出轴6的旋转。摆线齿轮驱动装置40和制动机构8的结构将在下文参考图8作进一步的更详细讨论。

自制动齿轮2还包括在图2、图3和图4中描绘为位于右侧的行星齿轮10。

行星齿轮10是一种自锁齿轮，其在不经由输入轴4传递扭矩的情况下，即在扭矩将从输出轴6“反向”传递到自制齿轮2的输入轴4的情况下锁定。当驱动装置或马达(驱动单元54)不工作或机械连接(例如，输入轴4与驱动装置或马达之间的传动元件58)被损坏或破坏时，这种情况可能发生。

在行星齿轮10锁定的情况下，布置在行星齿轮10和摆线齿轮驱动装置40之间的可移动圆盘26朝向摆线齿轮驱动装置40移动远离行星齿轮10(在图2、图3和图4中从右到左)。下文参考图5和图6进一步更详细描述这种机构。

布置在所述可移动圆盘26和摆线齿轮驱动装置40之间的力放大器30放大由可移动圆盘26的移动提供的力，并激活摆线齿轮驱动装置40的制动机构8以便制动输出轴6。

图5示出了行星齿轮10的透视图，并且图6示出了其沿着轴线A的截面图。

行星齿轮10包括第一太阳齿轮14。第一太阳齿轮14是正齿轮，其固定到输入轴4(图5中未图示)，使得第一太阳齿轮14与输入轴4一体旋转。第一太阳齿轮14与多个第一行星(第一行星正齿轮)16啮合。第一行星16中的每一个由可相对于输入轴4旋转的行星架18的对应轴19支撑。

摩擦垫15(参见图3)通过弹簧17或其他弹性元件弹性地压靠在行星架18的外周边上。弹簧17或其他弹性元件由形成输出轴6的圆筒形笼的内表面支撑。

行星架18的每个轴19进一步支撑第二行星(第二行星正齿轮)20。每个第二行星20与对应的第一行星16同轴地布置。第一和第二行星16、20即使在由同一轴19支撑时，也可以独立于彼此旋转。

在图2到图6所示的示例性实施方案中，行星齿轮10分别包括四个第一行星16和四个第二行星20。然而，技术人员将理解，也可以采用不同数量的第一和第二行星16、20。

第二行星20与第二太阳齿轮22啮合，所述第二太阳齿轮与输入轴4和第一太阳齿轮14同轴地布置。第二太阳齿轮22可相对于输入轴4和第一太阳齿轮14自由旋转。

当输入轴4旋转时，行星架18围绕输入轴4的轴线A旋转，使得第一和第二行星16、20沿着圆形轨道移动。第一和第二太阳齿轮14、22分别位于所述轨道的中心中。由于与太阳齿轮14、22的啮合，第一和第二行星16、20围绕行星架18的相应的轴19旋转。

在第二行星20的背对第一行星16的一侧(图4到图6中的左侧)，呈圆锥形形成的偏心轴24设置在每个第二行星20的表面上。偏心轴24在径向方向上与第二行星20的中心间隔开。因此，当第二行星20围绕其相应的轴19旋转时，偏心轴24沿着围绕相应轴19的偏心圆形路径移动。因此，当行星架18和第二行星架20旋转时，偏心轴24沿摆线路径移动。

在背对第一行星16和行星架18的一侧上，可移动板26布置成紧挨着第二行星20。

可移动板26被支撑使得其无法旋转但可以沿轴向方向移位。构造成用于接收偏心轴24的凹槽28形成在可移动板26的面向第二行星20的表面27上。凹槽28沿着摆线轨道形成。在正常的驱动操作中，即当输入轴4被驱动使得扭矩从输入轴4传递到输出轴6并且行星齿轮10如前所述地操作时，凹槽28的摆线轨迹与偏心轴24的摆线路径重合。因此，在正常的驱动操作中，偏心轴24沿着凹槽2的摆线轨道行进，并且在偏心轴24和可移动板26之间不存在机械相互作用。

如前所述，行星齿轮10设计为自锁齿轮，即设计为行星齿轮10，所述行星齿轮在不经由输入轴4提供扭矩的情况下锁定。当来自驱动单元54的驱动力的提供被中断时，例如因为驱动单元54停止或传动元件58损坏(参见图1)，这种情况可能由负载诸如人员输送机50的输送元件链52的反向/向后运动引起。

行星齿轮10的自锁性质可以由太阳齿轮14和行星16之间的摩擦引起。为了提高自锁性质的效率和可靠性，第一太阳齿轮14和第一行星16可以具有特殊的自锁设计，例如，如A.Kapelevich等人在由CRC Press(ISBN 9781439876183)于2013年3月22日出版的“Direct Gear Design”中所提出的自锁设计。

当行星齿轮10被锁定时，偏心轴24不再沿着与形成在可移动板26的表面27内的凹槽28的路径重合的摆线路径移动。相反，偏心轴24压靠在凹槽28的侧壁上。呈圆锥形形成的偏心轴24和凹槽28的壁之间的这种机械相互作用导致可移动板16沿着轴向方向移动(移位)远离行星齿轮10，即移动到图2到图6中的左侧。可移动板26的所述移动导致输入力，所述输入力输入到布置在可移动板26和摆线齿轮驱动装置40之间的力放大器30。

图7示出了力放大器30的示例性实施方案的放大视图。本领域技术人员将理解，也可以采用如他们在本领域中已知的替代类型的力放大器30。力放大器30包括多个杠杆32，所述杠杆相互作用以便通过将输入元件34从右向左推动成图7所示的构型，而放大从可移动圆盘26输入到力放大器30的输入元件34的输入力。特定地说，杠杆32布置成其中它们形成多个膝杆的构型。力放大器30的输出元件36作用在摆线齿轮驱动装置40的制动机构8的制动元件48上。这激活制动机构8(参见图4)。

图8示出了摆线齿轮驱动装置40和制动机构8的截面图。

摆线齿轮驱动装置40包括两个平行于彼此与输入轴4的轴线A正交地延伸的摆线圆盘46。摆线圆盘46经由偏心轴承(未示出)连接到输入轴4。因此，当输入轴4旋转时，摆线圆盘46进行偏心摆线运动。

每个摆线圆盘46的外轮廓具有摆线形状，当输入轴4旋转时，摆线形状在外销(外环)42的环上展开。

形成连接到输出轴6的内环44的多个内销平行于输入轴4和输出轴6的共同轴线A延伸通过形成在摆线圆盘46内的开口。当输入轴4旋转时，内环44以及因此输出轴6通过摆线圆盘46以比输入轴4的旋转速度小得多的旋转速度旋转。

摆线齿轮驱动装置40还包括制动元件48，所述制动元件平行于输入轴4的轴线A延伸，并且当从径向方向观察时布置在输入轴4和摆线圆盘46之间。制动元件48包括圆锥形外表面49。圆锥形外表面49构造成当制动元件48沿轴向方向朝向摆线齿轮驱动装置40(即图2到图7中的左侧)被推动时锁定输入轴4和摆线圆盘46之间的唯一自由度，如前所述，当行星齿轮10被锁定时，通过力放大器30的输出元件36来推动所述制动元件。

总结：

在正常的驱动操作中，即当经由输入轴4输入扭矩时，行星齿轮10不被锁定。结果，设置在第二行星20的侧表面上的圆锥形偏心轴24沿着形成在可移动板26内的凹槽28的摆线路径行进。因此，没有轴向力施加在可移动圆盘26上，不将制动元件48推入摆线齿轮驱动装置40中，并且不激活摆线齿轮驱动装置40的制动机构8。

在制动操作中，即当不经由输入轴4提供扭矩时，行星齿轮10由于其自锁性质而锁定。结果，输出轴6与行星架18之间的旋转速度存在差异。设置在第二行星20的侧表面上的圆锥形偏心轴24不再沿着形成在可移动板26内的凹槽28的摆线路径行进。因此，圆锥形偏心轴24压靠在凹槽28的壁上。由于其圆锥形形状，偏心轴24朝向摆线齿轮驱动装置40将可移动板26推离行星齿轮10。力放大器30将在轴向方向上的此线性运动放大。将制动元件48推入摆线齿轮驱动装置40中，从而锁定输入轴4和摆线圆盘46之间的唯一自由度。此锁定制动输出轴6，所述输出轴经由内环44连接到摆线圆盘46。

以下列出了一些任选特征。这些特征可以在特定实施方案中单独实现或与任何其他特征组合实现。

在一个实施方案中，行星齿轮可以构造成在不经由输入轴提供扭矩时，由于摩擦而锁定。由于摩擦而锁定的行星齿轮易于以低成本实施。

在一个实施方案中，行星齿轮中的至少一些齿轮，特定地说第一太阳齿轮和第一行星可以包括自锁齿形，以便在不经由输入轴提供扭矩时锁定。向齿轮提供特殊的自锁齿形允许提高自锁特征的可靠性和效率。

在一个实施方案中，行星齿轮可以包括多个行星(行星齿轮)，并且可以在每个行星的一侧上设置偏心轴。偏心轴可以平行于行星轴线延伸。每个偏心轴可以具有圆锥形(锥形)形状，圆锥形的较薄侧背对行星。偏心轴可以布置在行星的中心之外，即在径向方向上从行星的中心偏移，使得当行星旋转时它们沿着偏心的摆线路径行进。

在一个实施方案中，自制动齿轮还可以包括可沿着输入轴的轴向方向移动的可移动圆盘。凹槽可以形成在可移动圆盘面对行星齿轮的表面上。所述凹槽特定地说可以构造成接收设置在行星上的偏心轴。

设置在行星上的圆锥形偏心轴和形成在可移动圆盘表面上的凹槽的相互作用允许当行星齿轮被锁定并且偏心轴不沿着凹槽所提供的轨道行进时将可移动板推离行星齿轮。可移动圆盘的这种移动可以用于激活制动机构。

在一个实施方案中，行星齿轮可以包括力放大器。力放大器可以构造成放大由偏心轴施加到可移动圆盘的力，并且将放大的力传递到制动机构。这样的力放大器允许提供增加的制动力。这提高了制动机构的效率和可靠性。

在一个实施方案中，力放大器可以包括多个杠杆，所述杠杆相互作用以便放大施加到可移动圆盘的力。多个杠杆允许实现有效且可靠的力放大器。

在一个实施方案中，自制动齿轮还可以包括摆线齿轮驱动装置，所述摆线齿轮驱动装置构造成用于将扭矩从输入轴传递到输出轴。摆线齿轮驱动装置提供了一种齿轮，其只需要很小的空间并且允许旋转速度的大幅减小与扭矩的大幅增加相结合。

在一个实施方案中，制动机构可以布置在摆线齿轮驱动装置内。力放大器可以位于可移动圆盘和摆线齿轮驱动装置之间。这样的布置允许非常紧凑的构型，其仅需要很小的空间并且可以方便地集成到人员输送机的驱动轴中。

在一个实施方案中，人员输送机可以是自动扶梯。所述输送元件链可以是包括多个梯级的梯级链。这提供了一种安全的自动扶梯，在其中可靠地防止了梯级的不受控制的移动。

尽管已经参考示例性实施方案描述了本发明，但是本领域中的技术人员应当理解可在不脱离本发明的范围的情况下作出各种改变并且等同物可替代其元件。此外，可以在不脱离本发明的基本范围的情况下作出许多修改以使特定情形或材料适于本发明的教示。因此，希望本发明不限于所公开的特定实施方案，而是本发明包括落在从属权利要求的范围内的所有实施方案。

参考标记

2 自制动齿轮

4 自制动齿轮的输入轴

6 自制动齿轮的旋转轴/输出轴

8 制动机构

10 行星齿轮

14 第一太阳齿轮

15 摩擦垫

16 第一行星

17 弹簧

18 行星架

19 行星架的轴

20 第二行星

22 第二太阳齿轮

24 偏心轴

26 可移动板

27 可移动板的表面

28 可移动板的表面中的凹槽

30 力放大器

32 力放大器的杠杆

34 力放大器的输入元件

36 力放大器的输出元件

40 摆线齿轮驱动装置

42 摆线齿轮驱动装置的外环

44 摆线齿轮驱动装置的内环

46 摆线圆盘

48 制动元件

49 制动元件的圆锥形外表面

50 人员输送机

51 层站部分

52 输送元件链

53 梯级

54 驱动单元

56 链轮

58 传动元件

A 输入(和输出)轴的轴线