空间楔合式多槽传动轮和具有该传动轮的提升设备的制作方法
【专利摘要】本空间楔合式多槽传动轮是一个基于空间楔形机构的装置，其主要包括转动导向机构G。该机构G具有绕同一轴线回转并均设置有相应导向面的导向环和中介环，该机构G啮合时，双方导向面之间相互抵触部位的升角λ大于0且小于等于ξ。作用与传动轮各摩擦副的正压力自适应地对应于动力转矩而非负载转矩，因此，其滑转仅出现在钢丝绳上的负荷相对动力转矩过载之际，或者，出现结构毁损之时(相对0＜λ≤ζ的设置)，而与其两端的负载差值毫无相关。其中，ζ、ξ分别是能够令形成于上述抵触部位的导向摩擦副自锁的升角λ的最小值和最大值。相对基于欧拉公式的现有技术和装置，本发明的多槽传动轮，具有更大的承载能力，更安全的性能。
【专利说明】空间楔合式多槽传动轮和具有该传动轮的提升设备
[0001]相关申请
[0002]本申请是由专利文献W02011/000300A1和CN102562860A所公开的本 申请人:的基本专利申请的从属专利申请，并且，本申请要求本 申请人:提出的中国专利申请201210242216.X的优先权。该公开在先的三项专利申请的全部内容通过引用结合于此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及卷扬、提升、牵引设备和机械传动领域中的一种借助刚性或挠性中间传动件传送旋转运动或转矩，或者制止该旋转运动或转矩的传动装置，以及包括该传动装置的诸如多绳摩擦式提升机、起重机、升降电梯、罐笼等摩擦式提升设备，特别涉及一种具有多个周向槽的组合式摩擦传动轮。
【背景技术】
[0004]在具有较长传动距离的例如卷扬、提升、牵引等机械传动领域，利用具体为例如钢丝绳的挠性中间传动件与传动轮/主导轮/摩擦轮之间的周向摩擦力来传递转矩的技术，以及对该技术给予科学解释的欧拉公式/皮带原理，已经具有几百年的应用历史，且早已成为人们的基本常识。例如，多绳摩擦式提升机的多槽式主导轮，电梯的多槽式曳引轮/驱动绳轮等等，都是基于欧拉公式T1ZT2ef^构思、设计和制造而成。其中，a代表钢丝绳对主导轮的围包角，T1和T2分别代表钢丝绳紧边和松边的张力，f代表钢丝绳与主导轮之间的摩擦系数，e代表自然对数的底数，约等于2.718。
[0005]显然，欧拉的皮带原理中摩擦副上的正压力，仅仅相关于钢丝绳T1和T2。因此，依照欧拉公式，一方面，在f a之积受到限制时，IVT2也将受到同样的限制。亦即，主导轮的传动能力受到显著的制约，其仅仅被动地依赖于fa之积，而与驱动其转动的动力转矩无关。而另一方面，因不具有摩擦自锁的能力，一旦T1Zt2的比值大于efa，即使输入的动力转矩大于T1与T2的差值，主导轮也将相对钢丝绳摩擦滑转。自然，该可能的滑动构成了例如提升传动的一个主要安全隐患，成为诸如摩擦式提升机技术的一个没有满意防范方案的重要缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明致力于设计基于全新技术原理的传动装置，以避免上述缺点。
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种传动能力主要取决于驱动转矩的空间楔合式多槽传动轮。相对现有技术，其具有传动能力更强的优点，以及，还可进一步具有过载也不打滑的摩擦自锁的优点。
[0008]本发明要解决的另一技术问题是提供一种具有更大传动能力和更安全可靠的摩擦式提升设备。
[0009]为解决上述技术问题，本发明之空间楔合式多槽传动轮包括，绕一轴线回转的至少一个转动导向机构，该机构具有绕上述轴线回转并均设置有相应导向面的导向环和中介环；以及，不可旋转地设置在所述导向环的外周面上，且两端均设置有回转摩擦面的至少一个间隔环；其中，所述导向环是轴状构件，所述中介环是通过所述转动导向机构连接至所述导向环的设置有回转摩擦面的摩擦构件；当作用于所述中介环的所述回转摩擦面的摩擦转矩致使所述中介环和所述导向环双方的所述导向面相互抵触时，该相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于，即，0< λ ( ξ_，其中，ξ_是能够令形成于所述抵触部位的导向摩擦副自锁的所述升角的所有最大值中最大的那一个。
[0010]作为一种改进，上述传动轮中还包括绕所述轴线回转的限力环，在中介环相对导向环的转动导向式轴向移动方向上，该限力环以至少在轴向远离中介环的方向上受到限定的方式，连接至导向环的外周面。
[0011]优选地，上述传动轮还包括至少具有一个弹性元件的弹性预紧机构，其用于致使转动导向机构自身始终具有轴向分离的趋势。
[0012]最佳地，导向环和中介环的导向面是具有互补式构造的螺旋型齿面，其设置在该二环的包括端面、内周面和外周面的一个表面上；在轴平面内，该螺旋型齿面与上述轴线之间的夹角大于O度，小于180度。同时，中介环还设置有绕上述轴线回转的相应摩擦面。
[0013]为解决上述另一技术问题，本发明的摩擦式提升设备包括主动轮，该主动轮至少部分地是上述空间楔合式多槽传动轮。
[0014]本发明的其它改进方案，由【具体实施方式】部分给出。
[0015]需要特别说明的是，本申请文件所使用的相关概念或名词的含义如下:
[0016]转动导向机构:将圆周相对转动转换为至少包括轴向相对移动或移动趋势的导向机构。例如，螺旋升角严格一致和不严格一致的滑动/滚动式螺旋或部分螺旋机构，径向销槽机构，端面楔形机构，端面嵌合机构，端面棘轮机构，以及，圆柱/端面凸轮机构。
[0017]空间楔形机构:由转动导向机构和牵引摩擦机构组成的复合机构。
[0018]入楔:也称楔合，与解楔/去楔相反，就是中介环O将导向环与摩擦件可驱动地连接/结合成一个摩擦体的工作过程和状态。
[0019]ζ和ξ:空间楔形机构的重要极限角，如图1、2中所示的中介环90，一方面，通过其摩擦面104与诸如钢丝绳形式的摩擦件70的牵引摩擦面72至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力W不垂直于回转轴线X的回转型牵引摩擦机构Fl的牵引摩擦副；另一方面，通过其朝向某一圆周方向的导向面例如94a,与导向环50的相应导向面例如54a至少轴向抵触，以形成抵触部位的法向压力的合力N不垂直于回转轴线X的转动导向机构G的至少包括一个的一组导向摩擦副；该抵触部位的公切线与垂至于回转轴线X的平面的夹角的平均值，称为该抵触部位的升角λ ;再一方面，通过其它表面还可作用有诸如用于弹性预紧或限位目的的其它作用力，例如图3所示；在转动导向机构G的转动导向工况中，也就是导向环50致使中介环90沿例如图2中箭头P所指方向以大于等于零的速度相对摩擦件70转动的工况中，能够确保导向摩擦副自锁的双方表面抵触部位的最小升角被定义为4，而最大升角则被定义为ξ。而该两个极限角则完全界定了中介环90相对导向环50向前转动、静止不动和向后转动的一切可能的运动形式。具体含义如下:
[0020]1、当ξ < λ < 90度时，导向摩擦副和牵引摩擦副均不能摩擦自锁，通过导向摩擦副的法向压力N，或者其分力Q和Τ，导向环50可致使中介环90相对其向前亦即箭头P所指方向滑转和挤出。因此，导向环50与摩擦件70不能被中介环90楔合成一个摩擦体。只是由于压力N源自非弹性力，或者源自弹性力但受构件结构所限，才致使中介环90仅被导向环50推动着相对摩擦件70摩擦滑转而未被实际挤出。
[0021]2、当ζ<λ≤ξ且λ >0时，牵引摩擦副具有先于导向摩擦副突破自身静摩擦状态/阻力而进入滑动摩擦状态的特性。因此，中介环90可以将导向环50与摩擦件70楔合成一个摩擦体，但在摩擦件70相对导向环50过载时，牵引摩擦副将因突破其静摩擦状态/最大静摩擦阻力而正常地转入滑动摩擦状态，导向摩擦副则因还未突破其静摩擦状态/阻力而始终处于恒定的自锁状态。对应地，空间楔形机构处于半楔合状态，超越离合器处于非完全接合状态。
[0022]3、当0< X≤ζ (针对ζ >0的情况)时，导向摩擦副具有先于牵引摩擦副突破自身静摩擦状态/阻力而进入滑动摩擦状态的特性。因此，中介环90可以将导向环50与摩擦件70楔合成一个摩擦体，但在摩擦件70相对导向环50过载时，导向摩擦副将因突破其静摩擦状态/最大静摩擦阻力而致使中介环90具有相对导向环50滑转爬升的趋势，牵引摩擦副则因还未突破其静摩擦状态/阻力而始终处于恒定的自锁状态。然而，由于上述爬升趋势被空间楔形机构的轴向力封闭结构刚性阻止(除非压力N源自弹性力)，因此，导向摩擦副被实际上强制性地维持在等同于自锁的一般静摩擦状态。即，中介环90、导向环50与摩擦件70三者被强制楔合/结合成一个转动整体，不会出现相互滑转爬升的情况，除非过载至结构毁损。空间楔形机构因而处于类似斜撑式超越离合器的绝对自锁/楔合状态，其传动能力仅取决于结构强度。
[0023]由常识可知，A等于4的情况，也就是牵引摩擦副与导向摩擦副可以同时突破各自静摩擦状态/阻力而进入滑动摩擦状态的情况，只存在于理论上而不存在于现实中。也就是说，因不能同时自锁而必然始终存在着一组不自锁的可滑转摩擦副，空间楔形机构传递转矩的物理本质只能是摩擦，而不是现有技术认定的摩擦自锁。但极限角(未被现有技术理论所认识，也不能由作为特例的平面楔形机构的运动关系启示、想象或揭示出来，更不能由其结构推导出来。因此，在文献CN101936346A公开上述认知之前，不知道极限角;的存在及物理含义的现有技术便无法透彻地认识极限角I亦即楔角的真实物理含义，包括摩擦滑转的正常性，更不可能发现、揭示和证实空间楔合的物理本质，并进而得出本申请的基于空间楔形机构的技术方案。
[0024]显然，上述升角\就是空间楔形机构的楔角，也称楔合角/挤住角，并仅在0<λ≤ξ时，空间楔形机构方可楔合。
[0025]由上述原理说明可知，在依照自激励原理工作的空间楔形机构中，为其提供轴向接合力的导向摩擦副的正压力，主要自适应地对应于外界作用在导向环50上的例如动力转矩Mtl,而不是对应于外界作用在摩擦件70上的例如负载转矩/张力。尤其是在传递转矩的状态中。因此，在导向环50耦合至原动机且ζ<λ≤ξ的设置中，只有当动力转矩小于T1与T2的差值时，本发明的传动轮才会相对作为摩擦件70的例如钢丝绳打滑，而与f a之积没有直接关系。而在ζ<λ≤ξ的设置中，更在过载至结构毁损之前也不会打滑。但是，依照欧拉公式设置的传动轮/主导轮却不是这样，由于其传力摩擦副的正压力仅仅相关于T1与T2,因此，只要T1Zt2 >efa,传动轮就必然相对作为摩擦件70的例如钢丝绳打滑，而不论驱动其转动的动力转矩是否大于T1与T2的差值。
[0026]相对现有技术，依据本发明的空间楔合式多槽传动轮，因其导向摩擦副的正压力主要相关于动力转矩的特点，从而具有了更高的传动能力，甚至可实现不打滑的绝对摩擦自锁式传动的优异品质。借助下述实施例的说明和附图，本发明的目的和优点将显得更为清楚和明了。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是根据本发明的单侧导向型多槽传动轮的简化的轴向剖视图。
[0028]图2是图1中各机构的齿廓向同一外圆柱面径向投影的示意性局部展开图。
[0029]图3是根据本发明的双侧导向型多槽传动轮的简化的轴向剖视图。
【具体实施方式】
[0030]必要说明:本说明书的正文及所有附图中，相同或相似的构件及特征部位均采用相同的附图标记，并只在它们第一次出现时给予必要说明。同样，也不重复说明相同或相似机构的工作机理或过程。为区别设置在对称或对应位置上的相同的构件或特征部位，本说明书在其附图标记后面附加了字母，而在泛指说明或无需区别时，则不附加任何字母。
[0031]实施例一:单侧导向型空间楔合式多槽传动轮Pl
[0032]参见图1?2，多槽传动轮Pl包括绕轴线X形成，并最佳地呈阶梯轴状的导向环50。位于该轴一端的阶梯外环的内端面上，设置有一组最佳地绕轴线X周向均布的螺旋齿式导向齿52，其阶梯内环的朝内端延伸的管状基体60的中部外周面上，可滑转地径向定位有中介环90。该中介环90通过设置在其面对导向环50的环状凸缘端面上的与导向齿52呈互补式构造的一组螺旋齿式导向齿92，与导向环50恒久地嵌合，以最佳地组成面接触的转动导向机构G，亦即空间楔合式传动轮的核心部分。未示出的传动轴借助诸如平键和键槽64，不可旋转地连接至管状基体60的内周面。
[0033]为形成轴向力封闭式的抵触连接，通过一组具有互补构造的内花键齿182和外花键齿62，限力环180不可旋转地连接至管状基体60的远离导向齿52的外周面上，并受到设置于其轴向外端的螺母状支撑件140的轴向支撑和限位。该支撑件140借助螺纹副可转动地连接至管状基体60外端部的螺纹段66，以便无级地调节对支撑件140的轴向定位，并可在调节完成之后，再最佳地借助径向销或胶接等公知技术相互固定以防止转动。显然，该螺纹副的螺纹齿可以具有任何一种截面形状，例如公知技术中的，矩形、梯形、锯齿形或三角形等。
[0034]本发明中，作为无端的环状刚性或挠性中间传动件的摩擦件70，具体为钢丝绳，当然也可以具体为具有例如梯形截面形状的皮带等。为以多槽形式与其传递摩擦转矩，在限力环180和中介环90之间的管状基体60的外周面上，还设置有至少一个间隔环20，例如3?10个，或者如图1所示的两个。借助其内孔中花键齿22与互补的外花键齿62，间隔环20不可旋转地连接至管状基体60的外周面。限力环180，间隔环20a和20b，以及中介环90四构件的相互面对的端面的径向外环侧，均设置有最佳地相互对称的至少大致截锥状的回转曲面，以使其与摩擦件70的抵触部位最佳地具有比较接近的截面曲率。该两两相对的截锥状回转曲面分别是，设置于中介环90上的摩擦面104，设置于限力环180上的传力摩擦面58，以及设置于间隔环20上的摩擦面24，这些摩擦面两两相对地分别限定出横截面至少呈大致V字形的相应数目的回转型凹槽78，例如图1所示的三个。[0035]具体为钢丝绳的摩擦件70，以及数量上与间隔环20相等，形式上与摩擦件70最佳地完全相同的同样用作中间传动件的钢丝绳例如30a和30b,以周向延伸至少半周的最佳方式，分别卷绕在对应的凹槽78内，并分别形成牵引摩擦机构Fl和直接传递摩擦转矩的传力摩擦机构F2。其中，牵引摩擦机构Fl包括，中介环90，以及，通过其牵引摩擦面72与摩擦面104摩擦相连的摩擦件70。传力摩擦机构F2相当于一个多摩擦片式的摩擦机构，其包括，作为内摩擦片的间隔环20a、20b，限力环180，以及，作为外摩擦片的摩擦件70、钢丝绳30a和30b。显然，去除间隔环20a、20b以及对应的钢丝绳30a和30b，摩擦件70上的传力摩擦面74将与传力摩擦面58直接地摩擦相连，从而变型为普通的具有单摩擦副的传力摩擦机构F2。这里，转动导向机构G和牵引摩擦机构Fl共同构成多槽传动轮Pl中的端面型空间楔形机构。该机构再与传力摩擦机构F2组成多槽传动轮Pl的空间楔合式摩擦连接/传动机构。 [0036]容易想到，当摩擦件70具体为钢丝绳时，其牵引摩擦面72和传力摩擦面74就是其圆周外表面，而当其具体为三角带时，该两个摩擦面就是端平面了。
[0037]应该指出的是，本申请“直接传递摩擦转矩”的含义是指，转矩在两构件间的传递路径仅经过一个摩擦机构，而不经过任何第二个其它机构，其与该摩擦机构所具有的摩擦面/片/钢丝绳的数量没有任何关系。
[0038]图2示出了转动导向机构G以及导向环50和中介环90等的详细关系和结构特征。其中，具有梯形横截面且径向延伸的每对端面型螺旋齿式导向齿52和92的导向面54和94，可相互贴合，以形成对应于不同圆周方向的两组面接触的螺旋式导向摩擦副。即，该两组具有互补构造的导向面54和94最佳地是螺旋型齿面。而每对导向齿52和92的齿闻，均被最佳地设置成不妨碍对应于两个圆周方向的两组导向面54a和94a以及54b和94b在轴向上的同时贴合，亦即各自的齿顶与各自所处齿槽槽底面的轴向最小间距S，最佳地大于零，以保证转动导向机构G的周向自由度/间隙e可以等于零。优选地，分别朝向两个圆周方向的两组导向面54a和94a以及54b和94b的两个互补的升角、和X b，均对称地等于 '。需要过载打滑时，ζ < λ≤ξ。容易理解，当0 < λ≤ζ(时(针对(ζ> 0的情况)，多槽传动轮Pl将由于如上所述的原因而成为过载也不打滑的事实上的链轮。因此，对于诸如多绳摩擦式提升机以及升降电梯中的多槽传动轮，应最佳地选择0< λ≤d
[0039]实际上，由于牵引摩擦机构Fl的实际摩擦接触表面的平均作用半径，也就是有效半径R1在有些实际应用中是可以连续改变的，例如需要可变径的摩擦轮传动。因此，上述极限角(和I将随着R1在最小值和最大值之间的变化而变化，并分别对应地具有各自的两个极值。即，;e [ ^ min, (_]，I e [ I min, I maJ o所以，确保诸如多槽传动轮Pl的摩擦传动绝对不打滑的升角入的一般取值区间应该是:0 < λ < ζmin(当ζ min > 0时)。
[0040]显然，当摩擦件70、钢丝绳30a和30b具有相同的直径和长度时，在例如多绳摩擦式提升机中，可自适应地轴向移动的间隔环20a和20b，将保证三者按同一转动半径绕多槽传动轮Pl转动，也就是具有相同的有效半径R1。
[0041]容易理解，图2中导向环50的多个导向齿52，实际上就是空间楔形机构的楔形齿，其分别朝向同一个圆周方向的导向面54轴向上逐渐靠近摩擦件70的回转型牵引摩擦面72，并与后者分别围成多个沿周向延伸的端面楔形空间。而设置在该多个楔形空间中的多个导向齿92就是楔合子，其因不必需径向运动而可以最佳地相互合并成一个零件，即整体环状的中介环90。
[0042]不难想到，如果将图2中的一组导向面的升角，例如54b和94b的Xb，设置成大于I，比如达到平行于轴线X的90度，多槽传动轮Pl将在致使导向面54b和94b周向抵触的转动方向上，变型为依照欧拉公式工作的摩擦传动轮，而仅在另一方向上依照本发明的空间楔合原理工作。
[0043]另外，为获得最佳的工作可靠性，防止灰尘等接近最佳地加注有润滑物质的摩擦畐IJ，在转动导向机构G的径向之外，还最佳地设置有例如管状的防尘圈40。该防尘圈40的两端的密封唇，可相对滑转地分别弹性套设在导向环50和中介环90的相应外周面上。出于同样目的，相应的三个防尘圈42，以轴向上同时弹性抵触至两端构件的方式，被分别间隔地设置在中介环90，间隔环20a、20b，以及限力环180之间。
[0044]多槽传动轮Pl的工作过程非常简单。当导向环50开始持续地具有沿图2中例如箭头P所指方向，相对摩擦件70转动的趋势的初始瞬间/零时刻，摩擦件70将借助牵引摩擦机构Fl的牵引摩擦转矩，牵引着转动导向机构G的中介环90，相对导向环50沿箭头R所指方向作转动导向运动。该机构G的转动导向运动/趋势所产生的轴向移动/胀紧力，或称轴向接合力/压紧力，在将导向齿92瞬间楔紧在导向面54a和牵引摩擦面72所围成的端面楔形空间中，也就是中介环90将导向环50与摩擦件70楔合成一个动态的摩擦体，牵引摩擦机构Fl因而轴向胀紧式接合的同时，还以形成轴向力封闭式抵触连接的方式，致使多摩擦片式传力摩擦机构F2轴向胀紧式地同步接合。亦即，上述胀紧力还将致使作为中间传动件的摩擦件70以及钢丝绳30a和30b，与作为直接传动件的间隔环20a、20b以及限力环180，轴向上直接地胀紧成一个动态的摩擦体。
[0045]应顺便指出的是，上述“动态的”意思是指，作为传力摩擦体中的参与摩擦传力的摩擦件70以及钢丝绳30a和30b，实际上只是各自的对应于摩擦副部位的那一部分，也就是摩擦件70以及钢丝绳30a和30b的动态地卷绕在凹槽78内的那部分。显然，该一部分并不是各自构件中的某一固定部分，而是由各自构件的所有部位以循环/接力置换方式无级地和持续不断地充当的。
[0046]于是，多槽传动轮Pl随着空间楔形机构的楔合而接合。由管状基体60内孔中的传动轴传入的动力转矩M0,分成经由转动导向机构G和牵引摩擦机构Fl传递的楔合摩擦转矩M1,以及经由传力摩擦机构F2直接传递的传力摩擦转矩M2,分别传递给诸如皮带/钢丝绳状的摩擦件70、钢丝绳30a和30b。其中，Mtl = MfM2，且上述轴向胀紧力、楔合力/接合力和各摩擦力的大小，均完全自适应地正比于M1,也就是驱动转矩M0。
[0047]无疑地，由于周向上的对称性，导向环50沿图2中箭头R所指方向相对摩擦件70转动时的工作过程，自然完全类似于上，此处已无赘述的必要。另外，转矩也可按与上述相反的路径传递，而工作过程不会有任何实质差别。
[0048]通过上述说明不难发现，依据本发明的多槽传动轮P1，利用空间楔形机构的独特的工作机理，在其轴向接合力/胀紧力与实际传递转矩之间建立起了直接的和自适应的内在联系，并以中介环90为媒介，将摩擦件70与导向环50楔合成一个动态的摩擦体。同时，利用空间楔形机构的“功率放大器”特性，将其自激励式轴向胀紧力直接用于其中的传力摩擦机构F2，从而倍增了其传动能力。因此，本发明完全区别于现有技术中的被动式传动理论和模式。并分别具有过载打滑和绝对不打滑的两种楔合/工作模式。从而构成依据本发明的多槽传动轮Pl区别于和优于依据欧拉理论的现有技术的最本质的技术特征，并由此而具有了下述显著的性能优势和有益效果。
[0049]首先，多槽传动轮Pl提升了传动的可靠性和原动机的使用效率，消除了非动力过载时的摩擦滑转现象。即，在ζ < λ < ξ的升角范围内，由于自激励效应，其打滑与否，仅仅相关于负载相对于动力转矩M0过载与否，不再像现有技术那样敏感于摩擦系数的变化，不再直接取决于多槽传动轮Pl两端的钢丝绳的张力之差，同时，还可利用尽原动机所提供的动力转矩Mtl。
[0050]其次，在0< λ ( ^min(针对ζ >0的情况)的设置中，只要不出现摩擦系数等于零而致自激励效应消失的情况，多槽传动轮Pl就将具有绝对为高的传动能力，以及绝对不打滑的摩擦自锁能力，即使致停原动机，或者致使原动机、包括多槽传动轮Pi的传动系统或工作机之一毁损，从而最大限度地保障了设备和人员的安全。
[0051]再次，由于摩擦系数的主要作用在于决定极限角ζ和ξ的大小，而不是决定传动能力大小的重要因素，可减少在增大摩擦系数上投入的资源和成本。
[0052]有必要指出的是，多槽传动轮Pl正常工作的条件是，用作中间传动件的摩擦件70以及钢丝绳30a和30b，必需能够保持住其径向位置而不能被径向挤出。亦即，只要上述轴向胀紧力不能克服作用于中间传动件的径向摩擦阻力以及其两端张力T1与T2的差值而将中间传动件径向挤出，多槽传动轮Pl的楔合式传动状态就不会被破坏。或者，还可依公知技术，将图1中凹槽78两侧与中间传动件的摩擦抵触部位的两条公切线所形成的夹角，设置在摩擦角之内。这样，即便不考虑张力T1和T2,也能仅靠摩擦副的自锁，保证中间传动件径向位置的绝对稳定。
[0053]当然，为更加保险，还可在凹槽78的径向外侧设置至少一个限位滑轮或压紧轮，例如，分别设置在图1中的摩擦件70以及钢丝绳30与凹槽78的切点的径向外侧，以绝对地阻止所有中间传动件的径向外移。
[0054]必需说明的是，为谋求更大的设计自由度和令空间楔形机构更容易楔合或解楔，本发明还具有各种提升极限角ζ和ξ数值的技术手段。包括，将转动导向机构G的导向面54和94设置成倾斜型螺旋齿面，致使轴截面内导向面54和94与轴线X的夹角/半锥顶角不等于90度，而等于O~180度的其它值；以及，将具备更大摩擦系数的材料或元件附装至摩擦面72和104中的至少一个上。应在此顺便指出的是，本说明书已经给出了关于极限角ζ和ξ的清晰的文字定义和说明，无需付出任何创造性的劳动，本领域的普通技术人员均可据此推导出其普适函数关系式/计算公式。
[0055]另外，如定义中所述，本发明没有对转动导向机构G及其导向齿52、92作出具体限制，其不必需具有最佳的螺旋齿结构，也不必需具有互补的导向齿面。因此，该导向机构G及其导向齿和导向齿面可具有任意具备转动导向功能的形式和形状。导向齿可按离散形式设置在导向环50和中介环90双方的端面上或内、外周面上，也可按诸如单头或多头螺纹的方式，周向延续地设置在相应的内、外周面上。而在后一种设置形式中，其可最佳地设置成具有诸如矩形、梯形、锯齿形或三角形等截面形状的螺旋齿。
[0056]实施例二:双导向型空间楔合式多槽传动轮Ρ2
[0057]如图3所示，多槽传动轮Ρ2是对多槽传动轮Pl的简单变型。
[0058]首先，为降低花键齿22与62间的摩擦力对胀紧力的轴向递减作用，最大可能地确保所有中间传动件具有一致的拉力，将限力环180最佳地变型为再一个中介环90b。于是，多槽传动轮P2设置有两个大致对称的转动导向机构Ga和Gb，其最佳地具有两组完全相同的螺旋齿式导向齿52a和92a以及52b和92b。对应地，设置在中介环90b轴向外端的导向环50b，借助其内孔中的内花键齿，不可旋转地连接至管状基体60外端部的相应外周面上。
[0059]其次，用于形成轴向力封闭连接的支撑件140，变型为两个最佳地径向对称的卡环式限力半环160a和160b。该两个限力半环160以轴向同时抵触至导向环50b外端面，以及径向同时抵触至导向环50b的端面凸缘51内周面的方式，径向嵌合在管状基体60外端部相应的周向槽中，从而轴向支撑和限定住导向环50b。优选地,两个限力半环160径向过盈地胀接在凸缘51的内周面上。
[0060]显然，限力半环160a和160b也可用于多槽传动轮Pl中，并且可替换为公知的例如卡环，或者，例如内孔中设置有若干个径向凸起的完整圆环。后一替代中，应以周向互补的方式，在位于该完整圆环的外端侧的管状基体60的径向凸缘部68处，设置对应数量的外周面不超过外花键齿62底面的外径向凸起，以在该完整圆环以齿齿相错的方式轴向入位之后，再齿齿相对地予以轴向支撑。实际上，轴向支撑和限定导向环50b的方式，没有任何的形式限制。
[0061]再次，为获得最佳的工作可靠性和动作响应性，在转动导向机构Ga和Gb的径向之夕卜，还最佳地分别设置有包括设置有至少一个弹性元件的弹性预紧机构，例如，一个螺旋压簧式弹簧150，用于致使转动导向机构G始终具有轴向分离的趋势。弹簧150的两端分别抵触至中介环90和导向环50双方相应的径向凸缘。这样，中介环90将被持续性地弹压在摩擦件70上，从而可以确保转动导向机构G对牵引摩擦机构Fl的动作相应时间等于零。
[0062]不难明了，该设置将特别有利于张力T1和T2较小或等于零的传动应用。比如，没有负载重力可用的例如水平面内的摩擦式机械传动。
[0063]另外，诸如皮带或钢丝绳之类的挠性中间传动件/摩擦件70的安装入位操作，将因为凹槽78的轴向宽度方便可调的特点而变得简单容易。同时，无需任何专设机构，便可确保皮带等时刻处于理想的张紧和平直状态，显著降低相关传动轴和轴承上的径向受力。
[0064]当然，本实施例中的弹性预紧机构和弹簧150只是一个示例，其数量可以是一个或两个，或者，也可以像实施例一中所示的没有。而且显然地，其中的例如具体为弹簧150的至少一个弹性元件既可以直接地，也可以同时或分别间接地连接至中介环90和导向环50，只要该弹性预紧机构能够致使转动导向机构G始终具有轴向分离的趋势即可。其更多的结构形式和设置位置说明，可参见上文所整体结合的两项基本专利申请，此处不予赘述。
[0065]观察图3不难发现，多槽传动轮P2具有两个牵引摩擦机构Fla和Flb，而如果去除间隔环20a和20b、钢丝绳30以及摩擦件例如70b，其将不再具有传力摩擦机构F2。应该说明的是，为了作图的方便，图3中省去了所有的防尘圈40和42。
[0066]显然，多槽传动轮P2具有与多槽传动轮Pl完全类似的工作过程，所以，此处不再重复说明。
[0067]容易理解，在仅需单向传递转矩的应用中，两个转动导向机构Ga和Gb，可以如上所述地分别是设置于中介环90a、90b的内周面以及管状基体60两端部外周面之间的单向螺纹机构，该两个螺纹机构的螺旋齿具有互反的旋向和最佳地相同的升角、。此时，管状基体60整体上就是导向环50，且不再必需任何限力元件，转动导向机构G本身即可提供中介环90所需的轴向支撑和限定功能。
[0068]至此，本领域的技术人员应该能够想到，只要以本发明的空间楔合式多槽传动轮去替换现有技术中的各类摩擦式提升机/设备中的全部或部分主导轮、驱动轮或制动轮，例如，替换各类矿用多绳摩擦式提升机和起重机中的主导轮，替换各类轿厢式垂直升降电梯中的曳引轮/驱动绳轮等，或者至少部分地以其作为驱动轮，再配置以必要的原动机、传动装置、中间传动件、工作装置、制动和控制装置等，便可得到依据本发明的提升或下降货物或人员的摩擦式提升机/设备。而相对现有技术，其显然具有承载能力更强和更安全可靠的优异效果。
[0069]以上仅仅是本发明针对其有限实施例给予的描述和图示，具有一定程度的特殊性，但应该理解的是，所提及的实施例和附图都仅仅用于说明的目的，而不用于限制本发明及其保护范围，其各种变化、等同、互换以及更动结构或各构件的布置，都将被认为未脱离开本发明构思的精神和范围。
【权利要求】
1.一种空间楔合式多槽传动轮，包括: 绕一轴线回转的至少一个转动导向机构，其具有绕所述轴线回转并均设置有相应导向面的导向环和中介环，所述导向环是轴状构件，所述中介环是通过所述转动导向机构连接至所述导向环的设置有回转摩擦面的摩擦构件； 其特征在于: 还包括不可旋转地设置在所述导向环的外周面上的至少一个间隔环，其两个端面上均设置有回转摩擦面；以及 当作用于所述中介环的所述回转摩擦面的摩擦转矩致使所述中介环和所述导向环双方的所述导向面相互抵触时，该相互抵触部位的升角λ，大于零且小于等于ξ_，ΒΡ，0< λ ( ξ_，其中，ξ_是能够令形成于所述抵触部位的导向摩擦副自锁的所述升角的所有最大值中最大的那一个。
2.按权利要求1所述的多槽传动轮，其特征在于:在所述中介环相对所述导向环的转动导向式轴向移动方向上，还设置有绕所述轴线回转的限力环，该限力环以至少在轴向远离所述中介环的方向上受到轴向限定的方式，不可旋转地连接至所述导向环的外周面。
3.按权利要求1所述的多槽传动轮，其特征在于:具有两个轴向对置的所述转动导向机构。
4.按权利要求1?3任一项所述的多槽传动轮，其特征在于:还包括至少具有一个弹性元件的弹性预紧机构，其以致使所述转动导向机构始终具有轴向分离趋势的方式，持续地连接至所述导向环和所述中介环。
5.按权利要求1?3任一项所述的多槽传动轮，其特征在于: 所述导向环的所述导向面是螺旋型齿面，其设置在所述导向环的包括端面、内周面和外周面的一个表面上；在轴平面内，该螺旋型齿面与所述轴线之间的夹角大于O度，小于180度；以及 所述中介环是一个绕所述轴线形成并设置有相应回转摩擦面的环状构件，其还设置有导向面，该导向面是与所述导向环的所述导向面具有互补式构造的螺旋型齿面，并对应地设置在所述中介环的端面、外周面和内周面中的一个表面上。
6.一种具有权利要求1?3任一项所述的空间楔合式多槽传动轮的摩擦式提升设备，包括主动轮，其特征在于:所述主动轮至少部分地是所述空间楔合式多槽传动轮。
【文档编号】F16H55/52GK103527748SQ201310293901
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年7月3日
【发明者】洪涛 申请人:洪涛