CN108455471A - 包括屈曲梁的电梯制动装置 - Google Patents

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Abstract

一种说明性示例电梯制动装置包括支撑制动构件的壳体。所述制动构件具有制动表面。所述制动构件可在脱啮位置和啮合位置之间移动。多个屈曲梁被定位成促动所述制动构件施加制动力。

Description

包括屈曲梁的电梯制动装置
背景技术
电梯***包括用于控制电梯轿厢的移动的各种装置。在正常操作状态下，电梯机器负责控制电梯轿厢的移动。偶尔，可能存在不期望的超速状态。电梯***包括在此类情况下操作辅助制动器或安全装置以停止电梯轿厢移动的调速装置。多种这样的制动器是已知的。
大部分安全装置都与电梯轿厢沿着其行进的导轨啮合。一些安全装置包括滚轮，而另一些安全装置包括楔形部件，该楔形部件与导轨啮合以施加制动力而防止电梯轿厢的移动。一些安全装置包括用以促动制动部件与导轨啮合的某种形式的弹簧或偏置元件。例如，一组盘形弹簧在压缩下堆叠，以在需要制动啮合时在朝向导轨的方向上促动制动构件。与这种弹簧布置相关联的一个缺点是由弹簧施加的力随着弹簧偏转量而变化。更加一致的力施加将是一种改进。与这种弹簧布置相关联的另一个缺点是由于盘之间的内部摩擦以及与盘表面和制动构件之间的接触相关联的摩擦而发生的滞后。消除这种滞后将是一种改进。
发明内容
说明性示例电梯制动装置包括支撑制动构件的壳体。制动构件具有制动表面。制动构件可在脱啮位置和啮合位置之间移动。多个屈曲梁被定位成促动制动构件施加制动力。
具有前述段落的装置的一个或多个特征的示例实施方案包括制动构件支撑件。制动构件支撑件可对应于制动构件在脱啮位置和啮合位置之间的移动在第一方向上相对于壳体移动。多个屈曲梁在第二方向上促动制动构件以施加制动力。第二方向大致垂直于第一方向。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，多个屈曲梁中的每个都包括柔性材料片；片具有长度、宽度和厚度；长度大于宽度，且宽度大于厚度；且片相对于制动构件而定位，其中长度大致平行于屈曲梁促动制动构件施加制动力的方向。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，每个片都是矩形。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，厚度是长度或宽度中的一者的大约1％。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，每个片都具有静止位置，在所述静止位置处，片是平坦的并定位在单个平面中；片的两个边缘在静止位置处分开所述长度；且每个片被偏转为弯曲形状，其中片的两个边缘分开的距离小于所述长度以促动所述制动构件施加制动力。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，柔性材料包括金属。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，制动构件支撑件包括面向制动构件的至少一个凹槽；制动构件包括与制动表面相对的一侧上的至少一个凹槽；多个屈曲梁包括定位在制动构件支撑件上的凹槽中的第一边缘和定位在制动构件上的凹槽中的第二相对边缘；并且第一边缘和第二边缘之间的距离小于长度。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，屈曲梁在促动制动表面施加制动力的方向上提供一致的力。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，多个屈曲梁包括至少100个屈曲梁。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，多个屈曲梁布置为多个堆叠。
具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案包括张紧构件，所述张紧构件在一个位置处抵靠所述多个屈曲梁中的至少一个而容纳，在所述位置处，张紧构件将多个屈曲梁中的至少一些保持在偏转状态下。
具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案包括施力组件，所述施力组件包括多个屈曲梁和多个臂，其中屈曲梁被定位成促动臂的第一端远离彼此并且所述臂的第二相对端朝向彼此。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，多个臂相对于制动构件定位成使得臂的第二端在一个方向上促动所述制动构件施加所述制动力。
具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案包括张紧构件，所述张紧构件在臂之间具有支柱，支柱与臂的第二端相比更靠近臂的第一端，张紧构件包括至少一个结构元件，所述至少一个结构元件与屈曲梁中的至少一个接触以在期望方向上偏转屈曲梁中的至少一些。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，臂中的每个都包括在第一端附近的至少一个凹槽，且屈曲梁分别具有容纳在凹口中的边缘。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，屈曲梁各自包括含有金属或碳中的至少一者的柔性材料片。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，屈曲梁各自包括碳拉挤件。
在具有前述段落中的任一个的装置的一个或多个特征的示例实施方案中，屈曲梁中的每个都包括在静止状态下具有预选曲率的柔性材料片。
通过下面的具体实施方式，至少一个公开的示例实施方案的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。
附图说明
图1示意地示出包括根据本发明的实施方案设计的制动装置的电梯***的选定部分。
图2以透视图图解地示出根据本发明的实施方案设计的示例制动装置。
图3是沿图2中的线3-3截取的示意局部横截面图，其示出该实施方案的选定部分。
图4图解地示出示例屈曲梁。
图5示出另一示例屈曲梁。
图6A以图表示出力和偏转之间的关系。
图6B以图表示出在一些现有技术装置中发生的滞后效应。
图7图解地示出第一状态下的根据本发明设计的制动装置的另一示例实施方案。
图8示出另一状态下的图7的实例。
图9以透视图图解地示出图7和图8的实施方案的选定部件，其中屈曲梁处于第一状态下。
图10示意地示出图9中所示的部件，其中屈曲梁处于第二状态下。
具体实施方式
根据本发明的实施方案设计的电梯制动装置包括促动制动构件施加制动力的屈曲梁。在制动构件的整个行程时，屈曲梁在制动构件上提供几乎恒定的力。与其它弹簧装置相比，屈曲梁需要更少的空间和重量，同时提供优越性能。
在本文档中使用的术语“屈曲梁”应被理解为具有施加至压缩构件的端部上的压缩构件、以偏转状态或形式使用，以保持接近屈曲负载的力。在本发明的实施方案中用作屈曲梁的压缩构件将相对较长且较薄，其长度明显长于构件的最短横截面尺寸，该构件处于大致垂直于长度的方向上。例如，在一些实施方案中，压缩构件的长度大于该压缩构件的最小横截面尺寸的100倍。
图1示意地示出包括本发明的实施方案的电梯***20的选定部分。电梯轿厢22被支撑为以公知方式沿着导轨24移动。制动装置30与电梯轿厢22相关联以控制轿厢的移动。在一些实施方案中，制动装置30是在超速状况下或在期望防止电梯轿厢22移动的其它情况下使用的安全装置。
在图2和图3中示出制动装置30的一个示例实施方案。该示例制动装置30包括支撑可在脱啮位置和啮合位置之间移动的制动构件34的壳体32。图中右侧的制动构件34被示出为处于脱啮位置。该制动构件34可向上(根据附图)移动至啮合位置，在该啮合位置处，制动构件34的制动表面36被定位成啮合导轨24以施加制动力以防止电梯轿厢22的移动。
如从图3中最好地理解，制动装置30包括制动力施加组件40，该制动力施加组件提供用于在一个方向上促动制动构件34以施加制动力的力。特别而言，制动力施加组件40在垂直于制动表面36的方向上提供力，以该实例中促动这些表面与导轨24啮合。
制动力施加组件40包括位于侧臂44之间的多个屈曲梁42。张紧构件46包括与屈曲梁42中的至少一个接触的结构部件48。张紧构件46确保通过至少部分地从平坦静止位置偏转而使屈曲梁42预张紧。通过处于张紧下的屈曲梁42，屈曲梁42倾向于促动侧臂44的第一端50彼此分开并且促动侧臂44的第二端52彼此相向。
张紧构件46包括在其端部连接至侧臂44(其在一些实施方案中通过焊接完成)的中心部分或支柱。在一些实例中，张紧构件46的中心部分或支柱至少稍微有些柔性，并且其弯曲力矩可对被施加以促动制动构件34以用于施加制动力的法向力贡献小百分比。
图3所示的示例构造的一个特征在于它提供了基本恒定的法向力，该法向力促动制动表面36与导轨24啮合。使用Fb来表示屈曲梁46的压缩力，Mc表示由张紧构件46引入的弯曲力矩，且Fs是法向力，图3中的一侧的力矩的和是：Mc+Fb*x–Fs*y＝0。
图4示出示例屈曲梁42。在该实例中，屈曲梁各自包括大致平坦的柔性材料片。示例材料包括金属、钢或碳纤维拉挤件。每个屈曲梁42都具有大于宽度W的长度L。厚度T远小于长度和宽度。在一些实例中，长度比宽度大约20％，且厚度是宽度的约1％。在一个示例实施方案中，长度是35mm，宽度是30mm，且厚度是0.3mm。在这样的实例中，长度是厚度的100倍以上，这是最小横截面尺寸。
虽然图4的示例压缩构件或屈曲梁是大致矩形且平坦的部件，但是其它实施方案具有不同构造。在一些实施方案中，屈曲梁包括杆或圆柱体。鉴于该描述，本领域技术人员将能够选择适当的压缩构件构造以满足其特定需求。
当柔性片处于平面、大致平坦的静止或松弛状态下时，屈曲梁42具有间隔开长度L的边缘56和58。如图5所示，其它示例屈曲梁42在静止状态下被预偏转并弯曲。
屈曲梁42的一个特征是它们提供基本上恒定的力，以用于促动制动构件34对应于制动构件34的整个预期行程在屈曲梁42的偏转范围内施加制动力。图6以图表示出由屈曲梁42施加的力和屈曲梁的偏转量之间的关系。曲线图60包括表示由屈曲梁42在偏转范围内施加的力的第一曲线62。如可从图中理解，在不同偏转量(a至d)下，力仅稍微改变。
在图6所示的一个示例实施方案中，屈曲梁42在0.5mm和2.0mm之间的偏转范围内施加大约120N的力。对于一些示例制动装置，百分之几的力施加的变化足够一致，以在安全激活期间针对可随时间磨损的制动表面36的各种状况实现一致制动力以用于使电梯轿厢停止。
图6包括由另一种类型的弹簧装置(诸如盘簧)施加的力的另一曲线图64。如可从图中理解，由曲线64表示的屈曲梁42和盘簧之间的差异是显著的。在图6中所表示的偏转范围内，由弹簧提供的力的量是连续变化的。相反，在少量偏转(例如，0.005mm)之后，与由盘簧装置提供的力的连续变化量相比，屈曲梁在制动构件34的行程内提供基本上恒定的力。
具有可从屈曲梁42获得的一致力的一个特征是在制动行程范围内保持一致的力(其可随时间变化)需要较小量的偏转。要求屈曲梁42的较小偏转量(与其它弹簧装置相比)与先前制动器设计相比在电梯井道内需要较小空间。
屈曲梁的构造允许较少质量，这减小了制动装置的重量。电梯***内的空间节省和重量减轻被认为是期望更有效地使用电梯***内的空间和能量。根据本发明设计的制动装置有助于实现这些目标。
屈曲梁42的另一个特征是它们的端部56、58啮合侧臂44上的凹槽，这避免了与盘形弹簧相关联的摩擦和滞后。图6B包括演示当贝氏(Belleville)垫圈式弹簧被包括在电梯安全装置中时发生的滞后类型的曲线图66。垫圈弹簧之间的摩擦引起滞后效应。其负载施加于其端部的屈曲梁不具有这种滞后。而且，屈曲梁端部啮合避免了与盘形弹簧相关联的能量损失。
图7和图8示出根据本发明的实施方案设计的另一示例制动装置。在该实例中，多个屈曲梁42'被定位在制动构件34'和制动构件支撑件70之间。在该实施方案中，屈曲梁42'促动制动构件34'远离制动构件支撑件70。虽然未具体示出，但是图7和图8的制动装置30'包括一个或多个保持特征，这些保持特征以类似于已知制动装置如何将制动构件保持在期望位置范围内的方式防止制动构件34'与制动构件支撑件70完全分离。图7示出制动构件34'处于脱啮位置，而图8示出制动构件34'处于啮合位置，在该啮合位置，制动构件能够啮合导轨24以施加制动力以防止电梯轿厢22的移动。
如可从图9和图10最好地理解，边缘56和58分别容纳在凹槽72和74中。在该示例实施方案中，两个凹槽72设置在制动构件支撑件70上，并且两个凹槽74设置在与制动表面36'相对的制动构件34'的一侧上。图9表示松弛平坦状态下的屈曲梁42'。图10示出部分地偏转并处于张紧状态下以用于在一个方向上促动制动构件34'以施加制动力的屈曲梁42'。该实施方案中的凹槽72和74包括倾斜表面(沿着根据附图的凹口的底部)以适应屈曲梁42'的偏转。在该实例中，凹槽72和74上的倾斜表面用于限制屈曲梁42'的偏转量，以控制制动构件支撑件70和制动构件34'之间的相对位置。
虽然上面提到了两个示例实施方案的制动装置，但是本领域的技术人员将认识到，包括如示例实施方案中那样定位的屈曲梁的其它实施方案可用于各种电梯***。此外，不同实施方案的各种特征对于它们所示出的实施方案来说不一定是排他性的。可利用来自所公开的实施方案的特征的变化和不同组合来实现其它实施方案。
前面的描述在本质上是示例和说明性的而非限制性的。所公开的示例实施方案的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见而不必偏离本发明的实质。提供给本发明的保护范围仅可通过研究所附权利要求来确定。

Claims (19)

1.一种电梯制动装置，其包括：
壳体；
具有制动表面的制动构件，所述制动构件由所述壳体支撑以在脱啮位置和啮合位置之间移动；和
定位成促动所述制动构件施加制动力的多个屈曲梁。
2.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其包括制动构件支撑件，并且其中
所述制动构件支撑件可对应于所述制动构件在所述脱啮位置和所述啮合位置之间的移动在第一方向上相对于所述壳体移动；
所述多个屈曲梁在第二方向上促动所述制动构件以施加所述制动力；并且
所述第二方向大致垂直于所述第一方向。
3.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其中
所述多个屈曲梁中的每个都包括柔性材料片；
所述片具有长度、宽度和厚度；
所述长度大于所述宽度，且所述宽度大于所述厚度；并且
所述片相对于所述制动构件而定位，其中所述长度大致平行于所述屈曲梁促动所述制动构件施加所述制动力的方向。
4.根据权利要求3所述的电梯制动装置，其中每个片都是矩形。
5.根据权利要求3所述的电梯制动装置，其中所述厚度是所述长度或所述宽度中的一者的大约1％。
6.根据权利要求3所述的电梯制动装置，其中
每个片都具有静止位置，在所述静止位置处，所述片是平坦的并定位在单个平面中；
所述片的两个边缘在所述静止位置处分开所述长度；
每个片被偏转为弯曲形状，其中所述片的所述两个边缘分开的距离小于所述长度以促动所述制动构件施加所述制动力。
7.根据权利要求3所述的电梯制动装置，其中所述柔性材料包括金属。
8.根据权利要求3所述的电梯制动装置，其中
所述制动构件支撑件包括面向所述制动构件的至少一个凹槽；
所述制动构件包括与所述制动表面相对的一侧上的至少一个凹槽；
所述多个屈曲梁包括定位在所述制动构件支撑件上的所述凹槽中的第一边缘和定位在所述制动构件上的所述凹槽中的第二相对边缘；并且
所述第一边缘和第二边缘之间的距离小于所述长度。
9.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其中所述屈曲梁在促动所述制动表面施加所述制动力的方向上提供一致的力。
10.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其中所述多个屈曲梁包括至少100个屈曲梁。
11.根据权利要求11所述的电梯制动装置，其中所述多个屈曲梁布置为多个堆叠。
12.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其包括
张紧构件，其在一个位置处抵靠所述多个屈曲梁中的至少一个而容纳，在所述位置处，所述张紧构件将所述多个屈曲梁中的至少一些保持在偏转状态下。
13.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其包括施力组件，所述施力组件包括所述多个屈曲梁和多个臂，其中所述屈曲梁被定位成促动所述臂的第一端远离彼此并且所述臂的第二相对端朝向彼此。
14.根据权利要求13所述的电梯制动装置，其中所述多个臂相对于所述制动构件定位成使得所述臂的所述第二端在一个方向上促动所述制动构件施加所述制动力。
15.根据权利要求13所述的电梯制动装置，其包括
张紧构件，其在所述臂之间具有支柱，所述支柱与所述臂的所述第二端相比更靠近所述臂的所述第一端，所述张紧构件包括至少一个结构元件，所述至少一个结构元件与所述屈曲梁中的至少一个接触以在期望方向上偏转所述屈曲梁中的至少一些。
16.根据权利要求13所述的电梯制动装置，其中
所述臂中的每个都包括在所述第一端附近的至少一个凹槽；并且
所述屈曲梁分别具有容纳在凹口中的边缘。
17.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其中所述屈曲梁各自包括含有金属或碳中的至少一者的柔性材料片。
18.根据权利要求17所述的电梯制动装置，其中所述屈曲梁各自包括碳拉挤件。
19.根据权利要求1所述的电梯制动装置，其中所述屈曲梁中的每个都包括在静止状态下具有预选曲率的柔性材料片。
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