专利名称：摩擦驱动的电梯装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摩擦驱动的电梯装置。
背景技术：
传统的电梯多采用钢丝绳作为悬挂装置，利用钢丝绳和驱动轮之间的 摩擦力来驱动轿厢和对重运动。钢丝绳作为悬挂装置，具有较多优势钢 丝的强度高，承载能力大；钢丝编制成绳后，弯曲性能好，弯曲疲劳寿命 长，而且表面能承受较大的压强；钢是最常用的工业材料，成本相对低廉。 非常重要的是，钢丝绳和驱动轮之间的当量摩擦力基本上满足了电梯正常 工作的需要，既不是很大，也不是很小。
但是钢丝绳在电梯中的应用也存在一些困难。
首先，钢丝绳的摩擦力有一定的局限性。由于新材料和新技术的应用， 在保证同样的安全性的条件下，电梯轿厢所用的材料越来越少且越来越 轻，钢丝绳和普通绳轮之间的摩擦力己经不能满足传动的基本要求，有时 还需要增加额外的轿厢和对重重量以增大摩擦力，浪费了材料。
其次，钢丝绳很难满足驱动装置小型化的要求。近十年来，驱动装置 小型化成了电梯界技术发展的趋势。 一方面，小型化驱动装置可用于目前 日益增长的无机房电梯市场，另一方面，小型化的驱动装置制造成本会大 幅下降。小型化驱动装置的驱动力矩较小，必须使用较小直径的驱动轮。 但是一般的电梯法规或标准都要求钢丝绳的直径大于8mrn，考虑到弯曲疲劳寿命，驱动轮和钢丝绳直径的比值必须不小于40。虽然直径6mm或者 更细的钢丝绳逐步在一些电梯产品中使用，但是细钢丝绳的钢丝非常细， 容易磨损导致断丝。而且，由于断丝很细，传统的用肉眼检测的方法变得 非常困难。6mm钢丝绳所对应的40倍直径比的驱动轮直径是240mra，也还 不够小。
为了克服钢丝绳的技术缺点，不少电梯公司进行了新的尝试。 一种发 明是合成纤维绳(中国发明专利说明书CN1190552C，授权公告日2005 年2月23日)，采用高强度的芳族聚酰胺纤维作为承力构件，其中的细纤 维丝极为柔软，编织而成的绳弯曲性能好，所以可以替代钢丝绳并使用更 小的驱动轮。但芳族聚酰胺纤维的成本太高，使用这种纤维绳的电梯未能 大量供应市场。另一种发明是采用平带结构(中国发明专利说明书 CN1267604C，授权公告日2006年8月2日)，以高强度钢丝或者其它高 强度材料作为承力的带芯，把承力构件分布在一个较宽的平面上，可以认 为是利用驱动轮宽度的增加换取直径的縮小，由于结构较为合理，而且可 以采用价格适中的材料进行制造，在解决了相关的安装、检测问题后，采 用这种扁平钢带的产品已经大量投放于市场。
但是扁平钢带与普通平带结构基本相同，因而具有普通平带传动所共 有的缺点，即扁平钢带容易在带轮上沿带轮轴线方向跑偏，虽然可以用一 些传统的技术结构减小跑偏位移，但是带轮必须留有足够的宽度，以免扁 平钢带跑偏后脱离轮缘或者相互接触，导致本已较宽的驱动轮和导向轮的 宽度变得更宽，浪费了结构空间，使电梯结构复杂；扁平钢带在带轮上横 向运动，更导致不必要的摩擦和磨损。而当前电梯发展的一个趋势就是节省建筑空间，要求电梯结构更加紧凑，太宽的驱动轮和导向轮对电梯结构 的紧凑化设计非常不利。此外，扁平钢带与带轮高速啮合时容易在啮合区 形成气垫，使摩擦力下降，传动可靠性降低，还会导致扁平钢带的振动和 寿命縮短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种摩擦驱动的电梯装置，既可以消 除跑偏现象，有效减小曳引轮和反绳轮的宽度，使电梯结构更加紧凑，又 能够增大传动摩擦力，从而可以使电梯轻型化。
为解决上述技术问题，本发明的摩擦驱动的电梯装置，包括
包括升降通道、驱动装置、在升降通道内升降的轿厢和对重、联接轿 厢和对重的悬挂装置，所述驱动装置利用驱动轮和悬挂装置之间的摩擦力 驱动悬挂装置，从而驱动轿厢和对重；其中
所述悬挂装置为复合绳，该复合绳由多根平行排列在同一平面的绳组 成，各绳之间用非金属材料联接，且每根绳都和驱动轮的对应绳槽相互啮 合，各绳之间的联接部与驱动轮不啮合，该复合绳和驱动轮接触的一侧是 驱动侧，与该驱动侧相对的一侧是导向侧。
由于采用上述结构，所述复合绳中的多根绳平行排列，和驱动轮啮合 的一侧基本保持了绳的基本形状特点，各根绳的啮合部分与圆形绳的截面
相同，和绳槽啮合的形式也与圆形绳相同。通过各绳和绳槽的啮合可以增 加摩擦力，有利于轿厢轻型化，降低成本。复合绳的各绳之间的联接可以 增加绳的宽度方向的刚度，而且各绳的外部有采用橡胶、塑料或者两者的 复合材料制成的包覆层，具有一定的阻尼作用，从而有效减小复合绳的振动。绳和绳之间的联接部还可以消除绳自身的扭转。
复合绳中各绳的包覆层由于采用非金属材料制成，因此可以隔离空气 防止绳老化，并增大摩擦系数。为了提高电梯检测效率和降低检测费用， 最好能像钢丝绳一样直观地了解复合绳的磨损情况，可以在由非金属材料 制成的包覆层内增加容易识别的色带或者色层，作为标志带或标志层，用 于确认绳的磨损量或损坏程度。当色带或色层可见时，很容易确认复合绳 表面的磨损状况，以便有针对性地开展相关的维修准备或者维修工作。
驱动轮的绳槽之间的槽缘可以作的比较低，不接触到复合绳的各绳之 间的联接部分，在绳和绳槽啮合时形成沿轮面的弧形空隙，可避免接触后 降低绳槽内的压力，使当量摩擦系数下降；更为重要的是，绳和绳槽啮合
时将部分空气挤出到这个空隙中，不易出现气垫。如果没有这个弧形空隙， 在复合绳和驱动轮高速啮合的过程中，有可能形成不规则和非稳定的气 垫，导致摩擦力降低和波动，不仅使得正常的传动无法进行，而且对复合 绳的寿命有一定影响。
在复合绳的导向侧，沿绳的长度方向可以有一个或者多个凹槽或凸 起，或者凹槽和凸起的组合，或者不连续的凹槽或凸起。在反绳轮上有互 补的结构，如连续的周向凹槽或凸起，在复合绳的导向侧与反绳轮啮合时， 互补的结构类似于绳与绳槽的啮合，可以有效消除复合绳的跑偏现象。
反绳轮上的凹槽的数量可能比复合绳上的凸起要多一些，可以减少在 高速运动时被挤压的空气形成气垫的可能性，反绳轮上的凸起也可能比复 合绳上的凹槽少一些，都可以减少产生气垫的可能性，并有利于导向，熟 知平带传动的专用人员还可以进行其它的变动和组合设计。根据上述说明，很容易了解到本发明相对于现有设计的一些优势。首 先，复合绳的驱动侧的结构能够增加摩擦力，从而有利于轿厢轻型化；其 次，在复合绳的驱动侧和导向侧均有导向结构，驱动侧通过绳的结构进行 导向，导向侧利用凹槽或凸起导向，因而复合绳不会在绳轮上跑偏，根据 一般的经验，驱动轮的宽度至少能减少1/4;最后，绳槽和复合绳之间的 间隙可以减少产生气垫的可能性，保证传动的可靠性。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
图1是本发明的电梯装置总体结构的立面示意图2是本发明的电梯装置总体结构的平面示意图3是本发明中几种复合绳的横截面图4是本发明中驱动轮及其与复合绳啮合的剖面示意图5是本发明中导向轮及其与复合绳啮合的示意图6是本发明中另一种导向轮及其与复合绳啮合的剖面示意图7是本发明中另一种驱动轮的剖面示意图8是现有的电梯装置中驱动轮和平带啮合的剖面示意图9是本发明中另外几种复合绳的横截面图。
具体实施例方式
参见图1所示，所述摩擦驱动的电梯装置，采用了 2:1的悬挂方式， 包括升降通道1、驱动装置2、在升降通道1内升降的轿厢5和对重8， 联接轿厢5和对重8的悬挂装置3，驱动装置2利用驱动轮31和悬挂装 置3之间的摩擦力驱动悬挂装置3，从而驱动轿厢5和对重8。驱动装置2放置在承重梁4上，承重梁4下的框架11用以放置对重侧绳头。悬挂
装置3通过轿底导向轮6和对重导向轮7改变伸展方向，悬挂在升降通道 1的上部。轿厢5和对重8分别通过轿厢导轨9和对重导轨10进行导向， 在轿厢的正面是门机系统12和对应的层门13。
图2是图l所示电梯装置的平面示意图，图l、 2展示了一种无机房 电梯。
在本发明的实施方式中悬挂装置3是一种复合绳。参见图3a所示， 所述复合绳3a由多根绳22组合而成。该多根绳22平行排列在同一平面 上。每根绳22都由用于承受绳长度方向的拉力的承力体和包覆层24构成； 所述包覆层24采用非金属材料制成，包裹所述承力体；联接材料21把各 根绳22联接起来。联接材料21采用非金属材料，每根绳22都和所述驱 动轮31的对应绳槽相互啮合，由联接材料21在各绳22之间形成的联接 部与驱动轮31不啮合。复合绳3a和驱动轮31接触的一侧是驱动侧，与 该驱动侧相对的一侧是导向侧23。该导向侧23是能够进行弯曲的平面。
所述复合绳3a中的每根绳22与驱动轮31啮合的部分是绳22的外形 的一部分，每根绳22与驱动轮31不啮合的部分中，有且只有一部分作为 绳之间相互联接的结构。所述复合绳3a中的每根绳22与驱动轮31啮合 的部分大体上呈半圆形或V形。
包覆层24的作用是传递摩擦力，因而和绳22之间的附着力很强，不 容易相互脱离；包覆层24还能将空气与绳22隔离，防止绳22老化。所 述驱动轮31的绳槽和承力体通过包覆层24相互作用。绳22在编织时有 一定的旋向，或左旋或右旋，在运行时有旋转趋势。联接材料21的作用就在于使旋转力成为复合绳3a的内部力，使复合绳3a整体表现出无旋转 力的状态。在一个合理的结构中，相邻的绳22的旋向相反。 一般情况下 复合绳3a两侧的工作面在电梯运行时的作用是不一样的。在绳的驱动侧 包覆层24基本保持了绳22的圆形截面，在和绳槽啮合时能够有效地增大 摩擦力，把驱动轮31产生的摩擦力传递到复合绳3a内的各绳22上。导 向侧23主要由联接材料21构成，仅用于改变复合绳的运动方向， 一般不 传递摩擦力。
复合绳3a内的各绳22的包覆层24和联接材料21最好采用一种材料 同时加工，形成各绳22的包覆层24，并将各绳22联接在一起，最终制 成复合绳3a，这样的结构简单可靠，包覆层24不容易和联接材料21脱 离。包覆层24和联接材料21的材料要保证较好的力学疲劳特性和耐老化 特性，如采用塑料或橡胶材料，或者将塑料和橡胶两者按一定比例混合后 的材料。塑料材料不需要硫化，可采取连续加工方法，加工效率高，而且 有利于保证复合绳产品的品质稳定性和尺寸精度。一种优选的塑料材料是 聚酰胺，它强度高、耐磨性好、刚度大、具有自润滑特性、使用温度范围 较大、阻燃自熄、化学稳定性好，因而可以作为优良的电梯承载拉伸件。 另一种优选材料是橡胶类材料中的聚氨酯，不仅耐磨，而且强度高、弹性 好、耐油性优良、耐臭氧、耐老化，具有很好的气密性有利于包裹承力构 件并隔离空气，防止承力构件老化。在橡胶类材料中聚氨酯及其改性材料 比一般橡胶的可加工性要好很多。
所述包覆层24内设有一层或多层用于确认复合绳3a的磨损量或损坏 程度的标志线或标志层。复合绳3a在使用中其表面的包覆层24不可避免地要发生磨损， 一般情况下不允许露出其中的绳22，因为表面的包覆层
24和绳22的摩擦系数一般不相同，而电梯设计时是按照表面的包覆层24 的摩擦系数进行设计的。当表面的包覆层24发生磨损时，维修人员可以 根据肉眼可视的标志层或标志线的颜色、形状等特性，就可以确认磨损的 状态，并进行相应的维修更换准备。
复合绳中各绳的承力体应选用高强度但具有较好的弯曲性能的材料， 例如PBO纤维产品Zylon，强度约5.8GPa，或者芳族聚酰胺纤维产品 Kevlar，强度约2. 8 3. 6GPa，或者UH丽PE (超高分子量聚乙烯)纤维， 强度约3.5GPa。采用合成纤维的好处主要有纤维的丝极细，编织成的 绳非常柔软，弯曲性能好；合成纤维重量很轻，而强度很高，即比强度非 常高，可以达到钢的10倍以上；因而制成的复合绳重量较轻，在驱动能 力足够时可以不用补偿部件去补偿轿厢侧和对重侧的复合绳的重量差。但 是，考虑到成本因素，采用金属材料，例如采用细钢丝绳作为承力体也是 非常合适的，高强度钢丝绳的强度在2GPa左右，但是单位强度的成本不 到合成纤维的十分之一，采购也极为方便。所述复合绳3a中的各绳22 的承力体还可以采用由金属材料、芳纶纤维材料、PBO纤维或超高分子量 聚乙烯纤维材料所构成的复合材料制成。
图3b、 3c和3d是所述复合绳的另外几种结构的横截面示意图。复合 绳3b、 3c的基本结构与复合绳3a相同，只是在导向侧有所不同。复合绳 3b的导向侧，从图示的方向看，沿其横向具有大体上呈半圆形的凸起25， 该凸起25贯通复合绳3b的全长；复合绳3c的导向侧，从图示的方向看， 沿其横向具有大体上呈半圆形的凹槽26，该凹槽26贯通复合绳3b的全长；复合绳3d两侧的截面形状完全相同，为大体上呈半圆形的凸起25，
在使用中更加方便。所述凸起25或凹槽26可为一个或多个。
图4是复合绳3a和驱动轮31啮合的示意图，其中驱动轮31以剖面 图表示，剖面通过轮的轴线。复合绳3a内的每根绳22都和驱动轮31的 对应绳槽相互啮合，各绳22之间的联接部与驱动轮31不啮合。复合绳 3a和驱动轮31啮合后，绳槽31a的槽缘31b和复合绳3a的联接部之间 形成间隙32。复合绳3a和驱动轮31高速接触时，空气很容易进入间隙 32，所以不容易形成气垫。此外，由于间隙32的存在，复合绳3a与驱动 轮31之间的压力基本都由绳槽31a而不是槽缘31b承受，绳槽31a能够 增加摩擦传动时的当量摩擦系数，因而可以有效增加摩擦驱动能力。较大 的摩擦驱动能力可以保证轿厢5很轻时也不发生打滑现象，非常有利于轿 厢5的轻型化设计。绳槽31a大体上是半圆槽或半圆槽的一部分，或者大 体上是V形槽。
由于绳槽31a的存在，复合绳3a和驱动轮31在驱动轮31的轴线方 向不可能发生跑偏，因而完全没有平带传动的跑偏问题，驱动轮31的宽 度，即轴线方向的厚度没有为跑偏预留空间，尺寸可以减小。
图5是复合绳3b的导向侧23和导向轮33啮合的示意图。复合绳3b 的导向侧23上有多个从图示的方向看沿其长度方向的凸起25，导向轮33 的周向有多个凹槽34。当复合绳3b与导向轮33啮合时，凸起25嵌入凹 槽34中，使复合绳3b不会跑偏。为了保证传动的可靠性，凹槽34的尺 寸一般比凸起25略大，啮合后两者之间形成空隙35;同时，导向轮表面 的凹槽34的数量可能多于复合绳3b的凸起25数量，啮合时形成空隙36，200810043210.3 参见图6所示，复合绳3c和导向轮37的啮合情况和图5类似，只是 凹槽结构26分布在复合绳3c上，凸起结构40分布在导向轮37上。相比 而言，图5中导向轮33和复合绳3b的可加工性较好。
图7是本发明采用两根复合绳时的实施例剖面示意图，表示出驱动轮 40和复合绳3a啮合的剖面(结合图7a)，驱动轮41和复合绳3b啮合的 剖面(结合图7b)。驱动轮40、 41可同时驱动两根复合绳。由于复合绳 不会跑偏，两根复合绳之间的空隙42、 43可以控制在几毫米之内，不需 要有凸起的槽缘将两根复合绳隔开，驱动轮的宽度得到有效利用。当然根 据需要还可以采用多根复合绳。
图9是另外两种复合绳的横截面示意图。参见图9a所示，它与图3a 所示的复合绳的区别在于，在驱动侧位于大体上呈半圆形的包覆层24的 顶部设有缺口24a。由于圆形截面的圆弧顶部的应力较大，容易产生磨损 或者应力疲劳，所以在圆弧顶部开缺口 24a降低局部的刚度，使应力分布 到圆弧两侧，减少圆弧顶部磨损和应力疲劳。参见图9b，其所示的复合 绳是对图9a所示的复合绳的改进，其不同之处在于，在驱动侧包覆层24 的截面形状大体上呈V形，缺口 24a位于该V形的顶部。其功效与图9a 相同。
图8是现有的电梯产品中两根钢平带和驱动轮啮合的剖面示意图。为 了保证钢平带55跑偏后能够自动回正到基准位置，驱动轮50a与钢平带 55接触的部分加工成拱形截面51 ，驱动轮50b和钢平带55接触的边缘加 工成拱形截面51，钢平带55在运动时会自动趋向拱形截面的高点。但这样仅解决了钢平带55跑偏后的回正问题，并没有消除跑偏现象，因而在
驱动轮50a、 50b的啮合面的两侧还留有较大的空当53，给跑偏留有足够 的空间，在带槽之间有凸起的槽缘54，保证钢平带55跑偏后也不会相互 接触。整个驱动轮的宽度没有得到充分利用，明显大于采用复合绳的驱动 轮。
熟知本技术领域的设计人员很容易把本发明中的部分技术特点进行 推广应用，如根据具体产品的不同，复合绳可以是一根或者多根；又如应 用到平带传动中，在平带及其驱动轮上留有类似的导向结构；或者利用不 同的电梯结构，使复合绳的驱动侧和导向轮啮合，这时导向轮的结构类似 于驱动轮的轮槽，由于导向轮不需要传递摩擦力，所以轮槽宽度可能略大； 或者直接把本发明应用到有机房电梯中。
权利要求
1、一种摩擦驱动的电梯装置，包括升降通道、驱动装置、在升降通道内升降的轿厢和对重、联接轿厢和对重的悬挂装置，所述驱动装置利用驱动轮和悬挂装置之间的摩擦力驱动悬挂装置，从而驱动轿厢和对重，其特征在于，所述悬挂装置为复合绳，该复合绳由多根平行排列在同一平面的绳组成，各绳之间用非金属材料联接，且每根绳都和驱动轮的对应绳槽相互啮合，各绳之间的联接部与驱动轮不啮合，该复合绳和驱动轮接触的一侧是驱动侧，与该驱动侧相对的一侧是导向侧。
2、 如权利要求l所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的每根绳与驱动轮啮合的部分是绳的外形的一部分，每根绳与驱动轮不啮合的 部分中，有且只有一部分作为绳之间相互联接的结构。
3、 如权利要求2所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的每 根绳与驱动轮啮合的部分大体上呈半圆形。
4、 如权利要求2所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的每 根绳与驱动轮啮合的部分大体上呈V形。
5、 如权利要求3或4所述的电梯装置，其特征在于，所述半圆形或 V形结构的顶部有缺口。
6、 如权利要求l所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳的导向 侧是能够进行弯曲的平面。
7、 如权利要求6所述的电梯装置，其特征在于，所述平面上具有一 个或多个凸起，或者一个或多个凹槽，所述凸起或凹槽贯通所述复合绳的 全长。
8、 如权利要求l所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的每 根绳都由用于承受绳长度方向的拉力的承力体和包覆层构成;所述包覆层 采用非金属材料制成，包裹所述承力体；所述驱动轮的绳槽和承力体通过 包覆层相互作用。
9、 如权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，所述包覆层内设有 一层或多层用于确认复合绳的磨损量或损坏程度的标志线或标志层。
10、 如权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的各 绳的承力体采用金属材料制成。
11、 如权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的各 绳的承力体采用芳纶纤维材料制成。
12、 如权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的各 绳的承力体采用PB0纤维材料制成。
13、 如权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的各 绳的承力体采用超高分子量聚乙烯纤维材料制成。
14、 如权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的各 绳的承力体采用金属材料、芳纶纤维材料、PBO纤维或超高分子量聚乙烯 纤维材料所构成的复合材料。
15、 如权利要求8所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳中的各 绳的包覆层采用橡胶、塑料或两者按一定比例混合的材料制成。
16、 如权利要求l所述的电梯装置，其特征在于，所述驱动轮与复合 绳中的每根绳相互啮合的绳槽大体上是半圆槽或半圆槽的一部分。
17、 如权利要求l所述的电梯装置，其特征在于，所述驱动轮与复合绳中的每根绳相互啮合的绳槽大体上是V形槽。
18、如权利要求l所述的电梯装置，其特征在于，所述复合绳为一根 或多根，且每根复合绳可沿其联接部切开，只要切开后各部分所含的绳超 过一根，各部分仍然具备所述复合绳基本结构特征。
全文摘要
本发明公开了一种摩擦驱动的电梯装置，包括升降通道、驱动装置、在升降通道内升降的轿厢和对重、联接轿厢和对重的悬挂装置，所述驱动装置利用驱动轮和悬挂装置之间的摩擦力驱动悬挂装置，从而驱动轿厢和对重，所述悬挂装置为复合绳，该复合绳由多根平行排列在同一平面的绳组成，各绳之间用非金属材料联接，且每根绳都和驱动轮的对应绳槽相互啮合，各绳之间的联接部与驱动轮不啮合，该复合绳和驱动轮接触的一侧是驱动侧，与该驱动侧相对的一侧是导向侧。本发明既可以消除跑偏现象，有效减小曳引轮和反绳轮的宽度，使电梯结构更加紧凑，又能够增大传动摩擦力，从而可以使电梯轻型化。适用于无机房电梯或有机房电梯。
文档编号B66B7/06GK101549820SQ200810043210
公开日2009年10月7日 申请日期2008年4月1日 优先权日2008年4月1日
发明者甘靖戈 申请人:上海三菱电梯有限公司