非线性刚度滚子组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种滚子设备(202,203,204,800,900,1000)。所述滚子设备(202,203,204,800,900,1000)可包括：支承轮(212,812,912,1012)，其被构造成将滚子设备(202,203,204,800,900,1000)可旋转地联接到滚子轴(210)；以及弹性构件(214,314,414,514,614,714,814,914,1014)，其围绕支承轮(212,812,912,1012)径向设置并且被构造成在不同量值的负载下接触导轨(112)。弹性构件(214,314,414,514,614,714,814,914,1014)可包括具有第一直径的第一部段(216,316,416,516,616,716,816,916,1016)和具有第二直径的第二部段(218,318,418,518,618,718,818,918,1018)。第一部段(216,316,416,516,616,716,816,916,1016)可响应于在第一负载范围内的负载而被迫挠曲，而第二部段(218,318,418,518,618,718,818,918,1018)可响应于在第二负载范围内的负载而被迫挠曲。弹性构件(214,314,414,514,614,714,814,914,1014)可随负载的逐渐增加而呈现出刚度的阶跃增加。
【专利说明】非线性刚度滚子组件
【技术领域】
[0001]本公开大体上涉及电梯系统，并且更特别地，涉及用于电梯的滚子和导轨组件。
【背景技术】
[0002]典型的电梯系统包括电梯轿厢和配重，电梯轿厢和配重均悬挂在卷扬绳、带、缆线等的相对两端上，并且可移动地设置在电梯井道内。电梯系统还包括一组导轨，其大体上延伸井道的长度并且设置在井道的相对侧上以均匀地引导电梯轿厢穿过其中。刚性地联接到电梯轿厢的滚子导向组件构造有滚子，该滚子在电梯轿厢行进通过井道时沿导轨滚动。由于它们与导轨的直接相互作用，滚子导向组件和相关联的滚子的设计可能是改善电梯的搭乘质量的最具影响力的变量。
[0003]各种因素可能会影响在电梯轿厢行进通过电梯井道时电梯轿厢的乘客所体验到的搭乘质量。其中，当滚子导向组件的滚子在导轨中的任何不平坦处或缺陷上移动时，电梯轿厢可能经受侧向振动或相对低的偏移负载。电梯轿厢也可经受由例如电梯轿厢内的乘客的任何显著移动、乘客的加载和卸载等造成的较高偏移负载。目前存在的电梯系统采用诸如悬挂机构和/或弹性体滚子材料的不同的滚子导向配置来提供足够刚度且阻尼造成搭乘不适的偏移负载。虽然这样的滚子导向机构可提供足够的刚度和阻尼，但仍存在改进的空间。
[0004]一些电梯系统采用具有悬挂机构的滚子导向组件，该悬挂机构将滚子支撑在可移动的滚子轴线上。特别地，该悬挂(suspension)抵靠相关联的导轨柔性地偏置滚子，使得由导轨中的缺陷或较低偏移负载造成的任何振动在到达电梯轿厢之前被悬挂充分地阻尼。虽然基于悬挂的组件可充分阻尼较低的偏移负载，但这些滚子导向组件不提供用于较高偏移负载的足够的刚度。相反，基于悬挂的组件提供安全装置或止挡件，其限制悬挂的进一步行进，并且防止在滚子导向组件和相应的导轨之间的不期望接触。由于所涉及的部件的复杂性和数量，基于悬挂的滚子导向组件往往实现和维护成本更高。
[0005]其它类型的电梯系统采用其中滚子具有固定滚子轴线的滚子导向组件。固定轴线滚子通常设有具有大体上渐缩或倒圆的表面的弹性体材料，该材料用来缓冲在滚子和导轨之间的接触。相比基于悬挂的组件，当弹性体材料在负载下变形并适形于导轨的平坦表面(也称为赫兹接触)时，如图1所示的渐缩或倒圆的接触区域提供了刚度的非线性增加。虽然赫兹接触滚子可能是也响应于偏移负载提供非线性增加的刚度的成本较低的解决方案，但赫兹接触滚子仍缺少在期望的挠曲点处提供足够急剧的刚度转变的能力。此外，由滚子呈现的刚度可被调整以满足不同系统配置的阻尼标准的范围非常有限。而且，这样的固定滚子导向组件的刚度高度依赖于弹性体的材料性质。例如，赫兹接触滚子的弹性体材料的刚度可能随环境温度中的变化而显著变化。
【发明内容】
[0006]根据本公开的一个实施例，提供了一种滚子设备。滚子设备可包括:支承轮，其构造成将滚子设备可旋转地联接到滚子轴；以及弹性构件，其围绕支承轮径向设置且被构造成在不同量值的负载下接触导轨。弹性构件可包括具有第一直径的第一部段和具有第二直径的第二部段。第一部段可响应于在第一负载范围内的负载而被迫挠曲，同时第二部段可响应于在第二负载范围内的负载而被迫挠曲。弹性构件可随负载的逐渐增加而呈现出刚度中的阶跃增加。
[0007]在上述滚子设备的另一个实施例中，弹性构件的第一和第二部段中的每一个可由单种弹性材料形成。
[0008]在上述滚子设备实施例中的任一个的改进中，第一直径可大于第二直径，并且第二负载范围可在量值上大于第一负载范围。刚度中的阶跃增加可发生在负载超出第一负载范围时。
[0009]在上述滚子设备实施例中的任一个的改进中，刚度中的阶跃增加可发生在第一部段挠曲且第二部段与导轨接触时。
[0010]在上述滚子设备实施例中的任一个的改进中，第一部段可包括两个或更多个径向延伸的表面并且第二部段可设置在它们之间。
[0011]在上述滚子设备实施例中的任一个的改进中，弹性构件可包括区别第一部段与第二部段的至少一个凹槽。凹槽可被构造成减小第一和第二部段中的至少一个的刚度。
[0012]在上述滚子设备实施例中的任一个的改进中，凹槽可设置在弹性构件的一侧处，使得第一部段与第二部段在径向上区分开。刚度的阶跃增加可发生在负载超出第一负载范围并且造成凹槽大致关闭。
[0013]在上述滚子设备实施例中的任一个的改进中，弹性构件还可包括具有第三直径的第三部段，第三部段响应于在第三负载范围内的负载而被迫挠曲。第三直径可小于第一和第二直径中的每一个，并且第三负载范围可在量值上大于第一和第二负载范围中的每一个。
[0014]根据本公开的另一个实施例，提供了一种导向组件。导向组件可包括:基板，其具有刚性地联接到其的多个滚子轴；以及多个滚子，其可旋转地联接到滚子轴。每个滚子可包括弹性构件，该弹性构件被构造成在不同量值的负载下接触导轨并且包括具有第一直径的第一部段和具有第二直径的第二部段。弹性构件可随负载的逐渐增加而呈现出刚度中的阶跃增加。
[0015]在导向组件的另一个实施例中，第一部段可响应于在第一负载范围内的负载而被迫挠曲，并且第二部段可响应于在第二负载范围内的负载而被迫挠曲。第一直径可大于第二直径，并且第二负载范围可在量值上大于第一负载范围。
[0016]在上述导向组件实施例中的任一个的改进中，弹性构件的第一和第二部段中的每一个可由单种弹性材料形成。
[0017]在上述导向组件实施例中的任一个的改进中，第一部段可包括两个或更多个径向延伸表面并且第二部段可设置在它们之间。
[0018]在上述导向组件实施例中的任一个的改进中，弹性构件可包括区别第一部段与第二部段的至少一个凹槽。凹槽可被构造成减小第一和第二部段中的至少一个的刚度。
[0019]在上述导向组件实施例中的任一个的改进中，多个滚子可包括第一滚子、第二滚子和第三滚子。第一和第二滚子可在基板的边缘处彼此对齐以便以滚动方式在两者间接纳导轨的相对表面。第三滚子可垂直定位在第一和第二滚子之间，以便以滚动方式抵靠地接纳导轨的边缘。
[0020]在上述导向组件实施例中的任一个的改进中，第三滚子的弹性构件可包括设置在其一侧处使得第一部段与第二部段在径向上区分开的至少一个凹槽。
[0021]根据本公开的又一个实施例，提供了一种电梯系统。该电梯系统可包括竖直地设置在井道内的两个或更多个导轨、可移动地设置在导轨之间的电梯轿厢、以及设置在电梯轿厢和导轨之间的多个导向组件。每个导向组件可包括刚性地联接到电梯轿厢的基板和可旋转地联接到基板的多个滚子。每个滚子可包括弹性构件，该弹性构件被构造成在不同量值的负载下接触导轨并且随负载的逐渐增加而呈现出刚度中的阶跃增加。
[0022]在上述电梯系统的另一个实施例中，每个导轨可包括大致延伸导轨的长度且构造成与弹性构件中的至少一个交界的至少一个平坦表面和至少一个突起表面。弹性构件可被构造成在接触突起表面时响应于在第一负载范围内的负载而呈现出第一刚度并且在接触平坦表面和突起表面两者时响应于在第二负载范围内的负载而呈现出第二刚度。第二负载范围可在量值上大于第一负载范围。
[0023]在上述电梯系统实施例中的任一个的改进中，弹性构件可包括响应于在第一负载范围内的负载而被迫挠曲的具有第一直径的第一部段、以及响应于在第二负载范围内的负载而被迫挠曲的具有第二直径的第二部段。第一直径可大于第二直径，并且第二负载范围可在量值上大于第一负载范围。
[0024]在上述电梯系统实施例中的任一个的改进中，多个滚子可包括至少两个前后向(front-to-back)滚子,该至少两个前后向滚子在基板的边缘处彼此对齐以便在两者间以滚动方式接纳导轨的相对表面，并且限制电梯轿厢的前后移动。
[0025]在上述电梯系统实施例中的任一个的改进中，多个滚子可包括至少一个侧向滚子，该至少一个侧向滚子垂直定位在前后向滚子之间以便以滚动方式抵靠地接纳导轨的边缘并且限制电梯轿厢的侧向移动。
[0026]在结合附图阅读下面的详细描述之后，本公开的这些和其它方面将变得更显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1示出现有技术滚子设备的局部剖视图和其挠曲性质的曲线图；
图2示出一个示例性电梯系统的透视图；
图3示出一个示例性滚子导向组件的透视图；
图4-5示出两个示例性前后向滚子的剖视图；
图6示出一个示例性侧向滚子的剖视图；
图7-10示出附加的滚子实施例的局部剖视图和其挠曲性质的曲线图；
图11-13示出另一个备选的滚子实施例的局部透视图；以及 图14-15示出施加到具有修改的表面的导轨的又一个滚子实施例的剖视图。
[0028]虽然本公开易出现各种修改和备选构造，但其某些示例性实施例已在附图中示出并将在下文中详细描述。然而，应当理解，无意局限于所公开的特定形式，相反，其目的在于涵盖落在本公开的范围内的所有修改、备选构造和等同物。【具体实施方式】
[0029]现在参看图2，提供了示例性的电梯系统100的图。应当理解，图2中所示电梯系统100的类型仅用于进行示意性说明，并且为一般电梯系统的各个部件提供背景。对于理解本公开非必需的电梯系统的其它部件不进行描述。
[0030]如图2中所示，电梯系统100可设置在井道102内且设有牵引构件104、电梯轿厢框架106、电梯轿厢108、滚子导向组件110和导轨112。更具体而言，牵引构件104可如图所示为固定在轿厢框架106和可移动地安装在井道102内的配重(未示出)之间的缆线。然而，在本文中的所有电梯系统实施例中，牵引构件可包括带或其它悬挂装置。
[0031]相似地，虽然轿厢108和轿厢框架106示出为单独但接合的实体，但在本文的所有电梯系统实施例中，轿厢和轿厢框架可以是一体结构。轿厢108可联接到轿厢框架106并且被构造成由通过缆线104传递到轿厢框架106的力沿井道102上下行进。滚子导向器110可附连到轿厢框架106并且构造成竖直地引导电梯轿厢108沿导轨112穿过井道102。
[0032]转到图3，提供了可应用到图2的电梯系统100的一个示例性滚子导向组件110。如图所示，导向组件110可包括基板200和多个滚子202-204。基板200可包括多个孔口206，基板200可使用螺栓、螺钉等穿过孔口 206刚性地安装到电梯轿厢框架106或轿厢108。基板200还可提供多个滚子支撑构件208，滚子支撑构件208各自具有刚性联接到其的滚子轴210。每个滚子202-204可以可旋转地安装在滚子轴210周围和对应的支撑构件208上。此外，滚子202-204可布置成减少电梯轿厢108相对于导轨112的任何侧向行进，并且进一步阻尼在滚子202-204与导轨112之间的任何振动。如图3中所示，例如，导向组件110可提供第一滚子202和第二滚子203，第一滚子202和第二滚子203均彼此共线地布置在基板200的边缘处。具体而言，第一滚子202和第二滚子203可被构造成在两者间以滚动方式接纳导轨112中的一个并且限制电梯轿厢108相对于导轨112的任何前后行进。导向组件110可附加地提供垂直地布置在第一滚子202和第二滚子203之间的第三滚子204。与第一滚子202和第二滚子203 —样，第三滚子204可被构造成以滚动方式接纳并邻接导轨112的边缘，以便限制电梯轿厢108相对于导轨112的任何侧向行进。
[0033]现在参看图4和图5，提供了图3的第一滚子202和第二滚子203的一个示例性实施例。然而，应当理解，图4和图5中所示滚子202、203也可用作图3中所示滚子导向组件110的第三滚子204。如图所示，第一滚子202和第二滚子203中的每一个可包括支承轮212和弹性构件214。每个支承轮212可使用滚珠轴承、滚柱轴承或适合减小在滚子202、203和滚子轴210之间的旋转摩擦的任何其它布置与滚子轴210交界。弹性构件214可围绕支承轮212径向装配并且被构造成易适应地(malleably)抵靠地邻接导轨112的表面。弹性构件214可由橡胶、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethane)、诸如聚醚基氨基甲酸乙酯、聚酯基氨基甲酸乙酯的氨基甲酸乙酯、或任何其它弹性材料形成，该材料设计成在与导轨112的表面接触并经受偏移负载时造成刚度的增加。刚度可由相对于弹性材料的挠曲中的变化的负载中的变化率限定。此外，弹性构件214可包括诸如肋、唇缘、凹槽等的几何形状，该几何形状构造成在与导轨112的平坦表面交界时呈现出刚度的非线性或阶跃增加。
[0034]仍然参看图4和图5，每个弹性构件214可至少包括具有第一直径的第一部段216和具有第二直径的第二部段218，两者均由单种弹性材料形成。第一部段216可被构造成响应于具有在第一负载范围内的量值的负载而挠曲，并且第二部段218可被构造成响应于具有在第二负载范围内的量值的负载而挠曲。在图4和图5的示例性实施例中，例如，每个滚子202、203的第一部段216可在直径上大于第二部段218。因此，当滚子202、203经受具有在第一负载范围内的量值的较小负载时，滚子202、203的第一部段216可提供抵靠导轨112的足够刚度，如在图4中所示。然而，当滚子202、203经受具有超出第一负载范围或在第二负载范围内的量值的较大负载时，足够的刚度可能需要第一部段216的挠曲和在第二部段218与导轨112之间的直接接触。如图5所示，例如，在更高或第二负载范围内的负载可以使第二滚子203的第一部段216完全挠曲并使第二部段218与导轨112直接接触。对应地，当具有较小直径的第二部段218与导轨112直接接触时，较高的偏移负载可导致刚度中的阶跃增加。弹性构件214可附加地包括具有设置在第一部分216和第二部分218的径向延伸表面之间的一个或多个凹槽220的几何形状，S卩，凹槽220可周向围绕滚子202、203设置。
[0035]而且，设置在弹性构件214上的凹槽220的深度、宽度和/或数量可修改以调整由滚子202、203呈现出的刚度。更具体而言，凹槽220可设置成减小由滚子202、203所呈现出的刚度。
[0036]转到图6，提供了图3的第三滚子204的一个示例性实施例。然而，应当理解，图6中所示滚子204也可用作图3中所示滚子导向组件110的第一滚子202和第二滚子203。与此前实施例的第一滚子202和第二滚子203 —样，第三滚子204可包括支承轮212，支承轮212减小在滚子204和对应的滚子轴210之间的旋转摩擦。第三滚子204还可包括弹性构件314，弹性构件314围绕支承轮212径向装配并且构造成易适应地抵靠地邻接导轨112的边缘，如图所示。如在此前的实施例中那样，弹性构件314可由单种弹性材料形成，例如，橡胶、聚四氟乙烯、诸如聚醚基氨基甲酸乙酯、聚酯基氨基甲酸乙酯的氨基甲酸乙酯、或任何其它弹性材料，该材料设计成在与导轨112的表面接触并经受偏移负载时造成刚度的增力口。此外，弹性材料可包括使滚子204在与导轨112交界时能够呈现出刚度的非线性增加的几何形状。如在图6中所示，例如，弹性构件314可包括具有第一或较大直径的第一部段316和具有第二或较小直径的第二部段318。与此前的实施例不同，第一部段316和第二部段318可通过至少部分地延伸穿过弹性构件314的一侧的凹槽320来区分。然而，类似于此前的实施例，凹槽320可设置成调整(例如，减小)由滚子202-204所呈现出的刚度。第一部段316可被构造成响应于在量值上较小或在第一负载范围内的负载而挠曲，并且第二部段318可被构造成响应于在量值上较大或在第二负载范围内的负载而挠曲。因此，当滚子204经受具有在第一负载范围内的量值的较小负载时，第一部段316可向导轨112提供足够的刚度。然而，当滚子204经受具有超出第一负载范围的较大负载时，第一部段316和第二部段318两者均可用来提供刚度的非线性增加。更具体而言，刚度中的非线性或阶跃增加可发生在导轨112使第一部段316挠曲、大致关闭凹槽320和至少部分地造成第二部段318的一些挠曲时。在滚子204的备选实施例中，设置在弹性构件314上的凹槽320的深度、宽度和/或数量可修改以调整由滚子204呈现出的刚度。在滚子导向组件110的备选修改中，第三滚子204可采用图4和图5的第一滚子202和第二滚子203的弹性构件214。在导向组件110的另外的修改中，第一滚子202和第二滚子203可采用图6的第三滚子204的弹性构件314。当然，在导向组件110的另一些实施例中，滚子202-204中的两个或更多个可采用弹性构件214、314中的一个，而第三滚子202-204可采用弹性构件214、314中的
另一个。
[0037]现在参看图7-10，提供了附加的滚子几何形状的挠曲性质和对应的剖视图。在图7-10中所示滚子几何形状中的任何一个或多个可用作图3中公开的实施例中所示的滚子202-204中的任一个。这样，在导向组件110的一些实施例中，滚子202-204中的两个或更多个可采用图7-10中所示滚子几何形状中的一个，而第三滚子202-204可采用滚子几何形状中的另一个。在另一些实施例中，导向组件110中的所有三个滚子202-204可包括相同的滚子几何形状或不同的滚子几何形状。最后，图7-10中所示弹性构件414、514、614、714中的任何一个或多个可由诸如橡胶、聚四氟乙烯、诸如聚醚基氨基甲酸乙酯、聚酯基氨基甲酸乙酯的氨基甲酸乙酯、或任何其它弹性材料形成，该材料设计成在与导轨112的表面接触并经受偏移负载时造成刚度的增加。
[0038]在图7的剖视图中，弹性构件414可包括具有比第二部段418更大的直径的第一部段416。第一部段416和第二部段418可通过设置在两者间的一组凹槽420进一步区分。换言之，凹槽420可设置在第一部分416和第二部分418的径向延伸表面之间，即，凹槽420可周向设置。类似于此前的实施例，凹槽420可设置成调整(例如，减小)由滚子202-204所呈现出的刚度。相比图1的现有技术实施例的刚度，图7的弹性构件414可响应于由导轨112施加在其上的负载的增加而提供刚度的非线性增加。更具体地讲，弹性构件414在与导轨112接触时可在不同范围的负载下呈现出不同的刚度特性。例如，弹性构件414可在导轨112以在第一负载范围I内的负载与第一部段416交界时呈现出第一刚度。弹性构件414也可在导轨112以在大于第一负载范围I的第二负载范围II内通常较大的负载与第二部段418交界时呈现出第二刚度。因此，一旦所施加的负载超出对应于第一部段416的挠曲的第一负载范围I并且落入对应于第二部段418的至少部分挠曲的第二负载范围II内，弹性构件414就可呈现出刚度中的阶跃增加。
[0039]图8的弹性构件514可包括由两组凹槽520区分的具有第一直径的第一部段516、具有第二直径的第二部段518以及具有第三直径的第三部段519。换言之，凹槽520可设置在第一部分516、第二部分518和第三部分519的径向延伸的表面之间，即，凹槽520可周向设置。类似于此前的实施例，凹槽520可设置成调整(例如，减小)由滚子202-204所呈现出的刚度。具体而言，第一直径可大于第二直径，并且第三直径可尺寸设计成小于第一直径和第二直径中的每一个。弹性构件414可基于由导轨112施加到其上的负载的量值和与导轨112接触的特定部段516、518、519而呈现出不同的刚度特性。具体而言，弹性构件514可在导轨112以在第一负载范围I内的负载与第一部段516交界时呈现出第一刚度,在导轨112以在第二负载范围II (其大于第一负载范围I)内的负载与第二部段518交界时呈现出第二刚度，并且进一步地在导轨112以在第三负载范围III (其大于第二负载范围II)内的负载与第三部段519交界时呈现出第三刚度。因此，一旦所施加的负载超出对应于第一部段516的挠曲的第一负载范围I并且落入对应于第二部段518的至少部分挠曲的第二负载范围II内，图8的弹性构件514就可以呈现出刚度的第一阶跃增加。一旦所施加的负载超出第二负载范围II并且落入对应于第三部段519的至少部分挠曲的第三负载范围III内，弹性构件514还可呈现出刚度中的第二阶跃增加。
[0040]类似于图6的实施例，图9的弹性构件614可包括具有比第二部段618更大的直径的第一部段616，其中第一部段616和第二部段618可通过部分地延伸穿过弹性构件614的一侧的凹槽620来区分。类似于此前的实施例，凹槽520可设置成调整(例如，减小)由滚子202-204所呈现出的刚度。与此前的实施例一样，图9的弹性构件614也可随着例如由导轨112施加的负载的逐渐增加而提供刚度的非线性增加。更具体而言，弹性构件614可在导轨112以在第一负载范围I内的负载与第一部段616交界时呈现出第一刚度。弹性构件614也可在导轨112大致关闭凹槽620并且以在大于第一负载范围I的第二负载范围II内的通常更大的负载与第二部段618至少部分地交界时呈现出第二刚度。因此，一旦所施加的负载超出对应于第一部段616的挠曲的第一负载范围I并且落入对应于第二部段618的至少部分挠曲和凹槽620的大致关闭的第二负载范围II内时，弹性构件614可呈现出刚度中的阶跃增加。
[0041]图10的弹性构件714可包括具有第一直径的第一部段716、具有第二直径的第二部段718以及具有第三直径的第三部段719。第一部段716、第二部段718和第三部段719中的每一个可通过部分地延伸穿过弹性构件714的一侧的凹槽720来区分。类似于此前的实施例，凹槽720可设置成调整(例如，减小)由滚子202-204所呈现出的刚度。第一直径可大于第二直径和第三直径中的每一个，并且第三直径可尺寸设计成小于第一直径和第二直径中的每一个。图10的弹性构件714在与导轨112接触时可在不同范围的负载下呈现出不同的刚度特性。例如，弹性构件714可在导轨112以在第一负载范围I内的负载与第一部段716交界时呈现出第一刚度。弹性构件714也可在导轨112大致关闭最外凹槽720并且以在大于第一负载范围I的第二负载范围II内的通常更大的负载与第二部段718至少部分地交界时呈现出第二刚度。当导轨112大致关闭最外和最内凹槽720两者并且以在大于第二负载范围II的第三负载范围III内的甚至更大的负载与第三部段719至少部分地交界时，图10的弹性构件714可附加地呈现出第三刚度。因此，一旦所施加的负载超出对应于第一部段716的挠曲的第一负载范围I并且落入对应于第一凹槽720的大致关闭和第二部段718的至少部分挠曲的第二负载范围II内时，弹性构件714可呈现出刚度的第一阶跃增加。一旦所施加的负载超出第二负载范围II并且落入对应于第二凹槽720的大致关闭和第三部段719的至少部分挠曲的第三负载范围III内，弹性构件714可进一步呈现出刚度的第二阶跃增加。
[0042]转到图11-13，提供了能够呈现出非线性刚度的另一些备选的滚子实施例，其中的任何一个或多个可用作图3中公开的实施例中所示的滚子202-204中的任一个。在图11-13中所示的实施例中，可以看到，滚子800、900、1000的支承轮812、912、1012可具有横跨其径向内部不对称的形状。这样的不对称性可提供用以有利于将支承轮212、812、912、1012安装和装配到例如轮毂等上。更具体而言，支承轮212、812、912、1012可包括肩部，用于在将支承轮212、812、912、1012装配或按压到相关联的轮毂上时，在上面停放支承轮212、812、912,1012ο此外，支承轮212、812、912、1012的径向内部可包括凹口，该凹口尺寸设计成接纳可能设置在相关联的轮毂的外表面上以便抵靠地保持支承轮212、812、912、1012的扣环(snap ring)等。另外,与此前公开的弹性构件214、314、414、514、614、714—样，图11-13中所示弹性构件814、914、1014中的任一个可由诸如橡胶、聚四氟乙烯、诸如聚醚基氨基甲酸乙酯、聚酯基氨基甲酸乙酯的氨基甲酸乙酯、或任何其它弹性材料制成，该材料设计成在与导轨112的表面接触并经受偏移负载时造成刚度的增加。[0043]虽然图11-13中所示滚子分别编号为800、900和1000，但这种编号是为了方便参考。容易理解，这些滚子800、900、1000中的每一个可用作图3中所示滚子导向组件110的滚子 202-204。
[0044]在图11的实施例中，滚子800可大致包括支承轮812和径向粘着和/或装配在支承轮812周围的弹性构件814。弹性构件814可包括具有第一直径的第一部段816和具有第二直径的第二部段818，两者均由单种弹性材料形成。如图所示，第一直径可在直径上大于第二直径，并且因此，第一部段816可响应于第一或较低负载范围而被迫挠曲，而第二部段818可响应于第二或较高负载范围而被迫挠曲。弹性构件814可附加地包括邻近第一部段816且部分地延伸穿过弹性构件814的侧面的凹槽820。换言之，凹槽820可轴向延伸。图11的侧凹槽820可用来进一步减小至少第一部段816的刚度并且降低第一负载范围。如在此前的实施例中那样，当负载的量值超出对应于第一部段816的挠曲的第一负载范围并且落入对应于第二部段818的至少部分挠曲的第二负载范围时，图11中提供的几何形状可呈现出弹性构件814的刚度的非线性或阶跃增加。
[0045]图12的滚子900可类似地包括支承轮912和围绕支承轮912设置的弹性构件914。相比图11的实施例，图12的支承轮912可提供唇缘921，设置在弹性构件914的内表面上的凹口 922可配合到唇缘921上以实现更牢固的贴合。如在此前的实施例中那样，弹性构件914可提供具有第一直径的第一部段916和具有第二直径的第二部段918，两者均由单种弹性材料形成。此外，第一直径可在直径上大于第二直径，并且因此，第一部段916可响应于第一或较低负载范围而被迫挠曲，而第二部段918可响应于第二或较高负载范围而被迫挠曲。如在图12中所示，除了区分第一部段916和第二部段918的凹陷区域之外，弹性构件914可设置成不具有任何凹槽，以便提供更大的刚度。而且，当置于其上的负载的量值超出对应于第一部段916的挠曲的第一负载范围并且落入对应于第二部段918的至少部分挠曲的第二负载范围时，所示弹性构件914的第一部段916和第二部段918的几何形状可呈现出刚度的非线性或阶跃增加。
[0046]另外，图13的滚子1000可包括支承轮1012和围绕支承轮1012设置的弹性构件1014。相比于此前的实施例，图13的支承轮1012可提供径向凹部1023，弹性构件1014可装配到径向凹部1023中以实现更大的支撑。弹性构件1014可提供具有不等的直径的第一部段1016和第二部段1018，两者均由单种弹性材料形成。弹性构件1014也可提供两个凹槽1020，其进一步区分第一部段1016与第二部段1018。换言之，凹槽1020可设置在第一部段1016和第二部段1018的径向延伸表面之间，即，凹槽1020可周向设置。类似于此前的实施例，凹槽1020可设置成调整(例如，减小)由滚子202-204所呈现出的刚度。如图所示，第一部段1016可以被倒圆并且被构造成具有小于第二部段1018的直径的最小直径以及大于第二部段1018的直径的最大直径。由于第一部段1016具有大于第二部段1018的直径的最大直径，第一部段1016可响应于第一或较低负载范围而被迫挠曲，而第二部段1018可响应于第二或较高负载范围而被迫挠曲。与此前的实施例一样，当置于其上的负载的量值超出对应于第一部段1016的至少部分挠曲的第一负载范围并且落入对应于第二部段1018的至少部分挠曲的第二负载范围时，所示弹性构件1014的第一部段1016和第二部段1018的几何形状可呈现出刚度的非线性或阶跃增加。
[0047]现在参看图14和图15，提供了滚子1100的又一个示例性布置。所示滚子1100中的任一个可用作图3的实施例中所示的滚子202-204中的任一个，前提是相关联的导轨112提供与图14和图15中所公开的例如突起表面115相当的几何特征。对应地，可将与图14和图15中所示的例如突起表面115相当的任何几何特征设置到图2中公开的电梯系统100中的任一个导轨112上。而且，与此前公开的弹性构件214、314、414、514、614、714、814、914、1014—样，图14和图15的弹性构件1114可由诸如橡胶、聚四氟乙烯、诸如聚醚基氨基甲酸乙酯、聚酯基氨基甲酸乙酯的氨基甲酸乙酯、或任何其它弹性材料形成，该材料设计成在与导轨112的表面接触并经受偏移负载时造成刚度的增加。
[0048]虽然图14和图15中所示滚子编号为1100，但这种编号是为了方便参考。容易理解，滚子1100可用作图3中所示滚子导向组件110的滚子202-204。
[0049]如在此前的实施例中那样，每一个滚子1100可包括可旋转地安装到滚子轴1110上的支承轮1112和围绕支承轮1112径向装配的弹性构件1114。滚子1100可布置成彼此共线，以便在它们之间接纳导轨112的表面并且限制电梯轿厢108相对于导轨112的前后行进。更具体而言，图14和图15的弹性构件1114可包括大致平坦的外表面，其在不同的偏移负载下与导轨112的表面接触。而且,导轨112的表面可包括物理上与弹性构件1114相互作用以响应于增加的偏移负载而呈现出刚度的非线性或阶跃增加的几何形状。例如，每个导轨112可包括大致延伸导轨112的长度且定位成与弹性构件1114交界的至少一个平坦表面113和至少一个突起表面115。备选地，导轨112可包括具有不同尺寸的两个或更多个突起表面115。在其它备选方案中，突起表面115可包括弯曲部分、倒圆部分、成角度部分、斜切部分、带肋部分、带脊部分、或它们的任何组合。
[0050]如图14中所示，通过当弹性构件1114仅抵靠导轨112的突起表面115推压和/或滚动时呈现出的第一或相对较低的刚度可充分地阻尼较低的偏移负载。如在图15中所示，通过当弹性构件1114抵靠突起表面115和导轨112的平坦表面113的至少一部分挠曲和推压时呈现出的第二或相对较大的刚度可充分地阻尼较高的偏移负载。此外，随着偏移负载的量值增加，在滚子110和导轨112之间的交界部的几何形状可被构造成使在两者间的接触面积阶跃增加。随着在弹性构件1114和导轨112之间的接触面积以阶跃方式增加，所得到的刚度也可以以阶跃方式增加。在备选修改中，图14和图15的实施例可附加地提供第三滚子，该第三滚子垂直地布置在第一和第二滚子1100之间以便接纳导轨112的边缘并限制相关联的电梯轿厢108的侧向行进。在另一些修改中，导轨112的边缘可类似地包括平坦表面和突起表面，第三滚子可在不同的偏移负载下与这些表面接触并且呈现出刚度的阶跃增加。
[0051]工业话用件
根据上述内容，可以看到，本公开阐述了具有以更高性价比的解决方案提高电梯轿厢中的总体搭乘质量的新颖滚子和导向组件的电梯系统。电梯轿厢通常经受较低程度的侧向振动以及较高的偏移负载，这可造成在安全止挡件和导轨之间不期望的接触。本公开的滚子设备和滚子导向组件使用由仅单种弹性材料构成的弹性构件和不昂贵的滚子悬挂部件在偏移负载的较低和较高范围内提供最佳刚度。本文中所公开的组件通过为弹性构件和导轨表面提供具有响应于负载的增加而呈现出刚度的非线性或阶跃增加的几何形状来实现这一点。
[0052]虽然仅阐述了某些实施例，但根据以上描述，备选方案和修改对于本领域的技术人员将显而易见。这些和其它备选方案被认为是等价的并且在本公开的范围内。
【权利要求】
1.一种滚子设备(202，203, 204, 800, 900, 1000)，包括: 支承轮(212，812，912，1012)，其构造成将所述滚子设备(202，203，204，800，900，1000)可旋转地联接到滚子轴(210);以及 弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)，其围绕所述支承轮(212，812，912，1012)径向设置并且构造成在不同量值的负载下接触导轨(112)，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)包括具有第一直径的第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)和具有第二直径的第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)，所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)响应于在第一负载范围内的负载而被迫挠曲，所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)响应于在第二负载范围内的负载而被迫挠曲，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)构造成随着负载的逐渐增加而呈现出刚度的阶跃增加。
2.根据权利要求1所述的滚子设备(202，203，204，800，900，1000)，其特征在于，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)的所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)和所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)中的每一个由单种弹性材料形成。
3.根据权利要求1所述的滚子设备(202，203，204，800,900, 1000)，其特征在于，所述第一直径大于所述第二直径并且所述第二负载范围在量值上大于所述第一负载范围，刚度中的所述阶跃增加发生在所述负载超出所述第一负载范围时。
4.根据权 利要求3所述的滚子设备(202，203，204，800,900, 1000)，其特征在于，刚度的所述阶跃增加发生在所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)挠曲并且所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)与所述导轨(112)接触时。
5.根据权利要求1所述的滚子设备(202，203，204，800,900, 1000)，其特征在于，所述第一部段(216，316，416，516，816，916，1016)包括两个或更多个径向延伸的表面并且所述第二部段(218，318，418，518，818，918，1018)设置在所述两个或更多个径向延伸的表面之间。
6.根据权利要求1所述的滚子设备(202，203，204，800,900, 1000)，其特征在于，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)包括区分所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)与所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)的至少一个凹槽(220，320，420，520，620，720，820, 1020)，所述凹槽(220，320, 420, 520, 620, 720, 820, 1020)构造成减小所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)和所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)中的至少一个的刚度。
7.根据权利要求6所述的滚子设备(202，203，204，800,900, 1000)，其特征在于，所述凹槽(320，620, 720, 820)设置在所述弹性构件(314，614，714，814)的一侧处，使得所述第一部段(316，616，716，816)与所述第二部段(318，618，718，818)在径向上区分开，刚度的所述阶跃增加发生在所述负载超出所述第一负载范围并造成所述凹槽(320，620, 720, 820)大致关闭时。
8.根据权利要求1所述的滚子设备(202，203，204，800,900, 1000)，其特征在于，所述弹性构件(514，714)还包括响应于在第三负载范围内的负载而被迫挠曲的具有第三直径的第三部段(519，719)，所述第三直径小于所述第一和第二直径中的每一个，所述第三负载范围在量值上大于所述第一和第二负载范围中的每一个。
9.一种导向组件(110)，包括: 基板(200)，其具有刚性地联接到其的多个滚子轴(210);以及 多个滚子(202，203，204，800, 900, 1000)，其可旋转地联接到所述滚子轴(210)，每个滚子(202，203, 204, 800, 900, 1000)包括弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)构造成在不同量值的负载下接触导轨(112)并且包括具有第一直径的第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)和具有第二直径的第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)构造成随着负载的逐渐增加而呈现出刚度的阶跃增加。
10.根据权利要求9所述的导向组件(110)，其特征在于，所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)响应于在第一负载范围内的负载而被迫挠曲并且所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)响应于在第二负载范围内的负载而被迫挠曲，所述第一直径大于所述第二直径，并且所述第二负载范围在量值上大于所述第一负载范围。
11.根据权利要求9所述的导向组件(110)，其特征在于，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)的所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)和所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)由单种弹性材料形成。
12.根据权利要求9所述的导向组件(110)，其特征在于，所述第一部段(216，316，416，516，816，916，1016)包括两个或更多个径向延伸表面，并且所述第二部段(218，318，418，518，818，918，1018)设置在所述两个或更多个径向延伸的表面之间。
13.根据权利要求9所述的导向组件(110)，其特征在于，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014)包括区分所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)与所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)的至少一个凹槽(220，320, 420, 520, 620, 720, 820, 1020)，所述凹槽(220，320, 420, 520, 620, 720, 820, 1020)构造成减小所述第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)和所述第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)中的至少一个的刚度。
14.根据权利要求9所述的导向组件(110)，其特征在于，所述多个滚子(202，203，204，800, 900, 1000)包括第一滚子(202)、第二滚子(203)和第三滚子(204)，所述第一滚子(202)和所述第二滚子(203)在所述基板(200)的边缘处彼此对齐，以便在它们之间接纳所述导轨(112)的相对表面，所述第三滚子(204)垂直地定位在所述第一滚子(202)和所述第二滚子(203)之间，以便抵靠地接纳所述导轨(112)的边缘。
15.根据权利要求14所述的导向组件(110)，其特征在于，所述第三滚子(204)的所述弹性构件(314，614，714，814)包括设置在其一侧处的至少一个凹槽(320，620，720，820)，使得所述第一部段(316，616，716，816)与所述第二部段(318，618，718，818)在径向上区分开。
16.—种电梯系统(100),包括: 两个或更多个导轨(112)，其竖直地设置在井道(102)内； 电梯轿厢(108)，其可移动地设置在所述导轨(112)之间；以及 多个导向组件(110)，其设置在所述电梯轿厢(108)和所述导轨(112)之间，每个导向组件(110)包括刚性地联接到所述电梯轿厢(108)的基板(200)、以及可旋转地联接到所述基板(200)的多个滚子(202，203, 204, 800, 900, 1000, 1100)，每个滚子(202，203，204，800，900，1000，1100)包括弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014, 1114)，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，914，1014，1114)构造成在不同量值的负载下接触所述导轨(112)并且随负载的逐渐增加呈现出刚度的阶跃增加。
17.根据权利要求16所述的电梯系统(100)，其特征在于，每个导轨(112)包括大致延伸所述导轨(112)的长度且构造成与所述弹性构件(1114)中的至少一个交界的至少一个平坦表面(113)和至少一个突起表面(115)，所述弹性构件(1114)构造成在接触所述突起表面(115)时响应于在第一负载范围内的负载而呈现出第一刚度，并且在接触所述平坦表面(113)和所述突起表面(115)两者时响应于在第二负载范围内的负载而呈现出第二刚度，所述第二负载范围在量值上大于所述第一负载范围。
18.根据权利要求16所述的电梯系统(100)，其特征在于，所述弹性构件(214，314，414，514，614，714，814，1014)包括响应于在第一负载范围内的负载而被迫挠曲的具有第一直径的第一部段(216，316，416，516，616，716，816，916，1016)和响应于在第二负载范围内的负载而被迫挠曲的具有第二直径的第二部段(218，318，418，518，618，718，818，918，1018)，所述第一直径大于所述第二直径，并且所述第二负载范围在量值上大于所述第一负载范围。
19.根据权利要求16所述的电梯系统(100)，其特征在于，所述多个滚子(202，203，204，800, 900, 1000, 1100)包括至少两个前后向滚子(202，203, 1100)，所述至少两个前后向滚子(202，203，1100)在所述基板(200)的边缘处彼此对齐，以便在它们之间接纳所述导轨(112)的相对表面并且限制所述电梯轿厢(108)的前后移动。
20.根据权利要求19所述的电梯系统(100)，其特征在于，所述多个滚子(202，203，·204，800, 900, 1000, 1100)包括至少一个侧向滚子(204，1100)，所述至少一个侧向滚子(204，1100)垂直地定位在所述前后向滚子(202，203，1100)之间以便抵靠地接纳所述导轨(112)的边缘并且限制所述电梯轿厢(108)的侧向移动。
【文档编号】B66B7/04GK103547526SQ201180071146
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2011年5月27日 优先权日:2011年5月27日
【发明者】R.N.法戈, B.圭拉尼, J.L.哈巴德, A.D.韦斯特 申请人:奥的斯电梯公司