电梯系统 【技术领域】
本发明涉及一种电梯系统，包括：电梯轿厢、具有多个滚轮的滚轮装置，其中滚轮具有成型结构的圆周面，所述圆周面具有下凹和/或凸起，和至少一个皮带状的承载和/或驱动件，所述承载和/或驱动件具有纵轴，所述皮带直接从第一滚轮延伸到第二滚轮和具有成型结构的皮带主面，所述皮带主面具有下凹和凸起，所述下凹和凸起的形状与滚轮的成型结构圆周面互补。
背景技术
本发明特别适用于，但非排他性地适用于无机房的电梯系统。这种无机房的电梯系统的优点在于，与通常的有机房的电梯系统相比，它占用的空间较小，特别是在平顶的建筑物的情况下并不需要设置超过楼顶的上面的结构。
在WO03043922中披露了一种在几个主动或换向轮上被导向的扁平的皮带。采用所述设置在任何情况下都不能最佳地实现对竖井空间的利用。特别是当皮带以相反的方向弯曲时，则不再能对皮带地成型面加以利用。
【发明内容】
本发明的目的在于提出一种经过改进的电梯系统，其中可以对在一侧成型的皮带进行更为广泛的应用。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种电梯系统，包括：电梯轿厢；滚轮装置，具有多个滚轮，其中滚轮具有成型结构的圆周面，所述圆周面具有下凹和/或凸起，和至少一个皮带状的承载和/或驱动件，所述驱动件具有纵轴，所述皮带直接从第一滚轮延伸到第二滚轮和具有结构成型结构的皮带主面，所述皮带面具有下凹和凸起，所述下凹和凸起的形状与滚轮的成型结构圆周面互补，其特征在于，第一滚轮可围绕第一旋转轴旋转和第二滚轮可围绕第二旋转轴旋转和承载件在位于两个滚轮之间的区内围绕其纵轴扭转，从而使成型结构的皮带主面与两个滚轮的成型结构的圆周面啮合。
根据本发明的进一步设计，在成型结构的皮带主面上和在两个滚轮的成型结构圆周面上的下凹和/或凸起具有肋和槽形状，即皮带具有皮带槽和皮带肋和滚轮具有滚轮肋和滚轮槽。
根据本发明的进一步设计，皮带肋和皮带槽以及滚轮肋和滚轮槽在皮带的纵轴上平行延伸，从而改善滚轮与皮带之间的导向特性。
根据本发明的进一步设计，皮带肋和皮带槽以及滚轮肋和滚轮槽具有三角形截面。
根据本发明的进一步设计，皮带肋和皮带槽基本垂直于皮带的纵轴，从而改善弯曲能力和/或滚轮与皮带之间的曳引能力。
根据本发明的进一步设计，皮带在沿其纵轴的区内具有的弹性可变形能力低于其边缘附近的弹性可变形能力。
根据本发明的进一步设计，皮带包括在皮带纵向上定向的增强嵌入件或钢丝绳，其中在皮带边缘区内的增强嵌入件或钢丝绳具有的应力/应变比小于在中间区内的应力/应变比。
根据本发明的进一步设计，皮带在区A内扭转的角度在70°至200°之间，优选在160至200°之间，或优选在70°至110°之间。
根据本发明的进一步设计，在延伸的皮带具有在两个滚轮之间的扭转和宽度为B时，第一滚轮与第二滚轮之间的间距L不得低于下述值：在扭转角大约为180°时L＞30×B，在扭转角大约为90°时L＞15×B。
根据本发明的进一步设计，第一滚轮是主动轮和第二滚轮是换向轮或承载轮。
在一种新型的电梯系统中，皮带的成型结构的主面与两个滚轮的圆周面啮合，即使在第一滚轮与第二滚轮相互反向旋转时也是如此。此点是通过设置在两个滚轮之间的皮带段以一扭转角围绕纵向中心轴扭转实现的。
这种新型皮带导向使滚轮和皮带构成的系统以最佳的方式实现驱动、承载和导向功能。当两个滚轮的旋转轴相互平行和滚轮大致在一个共同的平面上时，皮带在以不同方向运行的两个滚轮之间的扭转角度根据一些实施方式大约为180°。还可以有两个滚轮的旋转轴以相互为直角的设置的滚轮设置。此时皮带的扭转角度大约为90°。
根据本发明皮带的扭转角度等于两个滚轮的旋转定向轴相互旋转的角度。另外，皮带扭转方向等于第一滚轮的旋转轴的旋转方向，以便与第二滚轮的旋转轴平行。
根据本发明扭转角在70°-200°之间，和优选在80°-110°之间，或在160°-200°之间。
实际上在皮带扭转的情况下，在皮带的相应的扭转区将产生一定程度的载荷。但至少在皮带具有相应结构的情况下该载荷是不明显的。
与此相反，可以避免如果皮带不扭转和因此围绕横轴以不同的方向交替弯曲时作用在皮带上的反向弯曲载荷。当皮带不扭转，同时围绕以不同的方向旋转的滚轮运行时，就是此情况。由于避免了这种反向弯曲载荷，因而延长了皮带的工作寿命。
另一优点是，在围绕滚轮运行时皮带的成型结构的面主要受到压缩和并不像皮带的外面的主面那样受到拉伸。在围绕滚轮运行时，皮带在皮带的外面的主面实际受到的是弯曲应力，但皮带通常的弯曲使其皮带外面的主面背离滚轮和因此主要受到拉伸载荷的作用。与成型结构的皮带面毗邻的皮带区与此相反主要受到压缩载荷的作用。
本发明的新的设置的另一优点在于，由于没有成型结构的皮带主面不与滚轮的圆周面接触，所以该皮带主面实际上不受到摩擦加载。因此可以省去对没有成型结构的皮带主面的通常的涂层，而不会损伤皮带的工作寿命。
为实现其它目的，也可以采用没有成型结构的主面，例如该皮带主面可以具有涂层，所述涂层在载荷的情况下发生变化和该变化是由于皮带的相应的变形、温度或速度造成的。
为实现承载功能或作为承载轮，皮带对滚轮的包角至少应为45°。
为了实现驱动功能，主动轮应能向皮带传递最大可能的驱动力(曳引力)。为此重要的是皮带和滚轮具有可以提高曳引能力的接触面，例如采用V形肋和槽或采用齿状的横向肋和横向槽。
另外重要的是，皮带围绕滚轮在正确的侧位置被导向，此点是通过在滚轮和皮带上的相应的相互啮合互补的结构实现的。
皮带肋和皮带槽优选与皮带的纵轴平行和互补的滚轮肋和滚轮槽相应在滚轮的圆周的纵向上延伸。滚轮和皮带之间的导向特性得到了大大的改善。另外，横向延伸的皮带槽将降低皮带的弯曲应力。
皮带肋和皮带槽也可以垂直于承载件和/或驱动件的纵轴延伸和滚轮肋和槽相应至少大致在滚轮的旋转轴方向上延伸。因此可以大大改善滚轮和皮带之间的驱动特性。
针对本发明皮带的扭转，皮带中心区的变形将向皮带的边缘区增大。因此采用在皮带的中心区具有比皮带的边缘区低的弹性变形的皮带。采用此方式可以避免皮带的边缘区在皮带扭转的情况下受到不能接受的强的变形。
所述皮带最好具有基本在纵轴向上延伸的增强嵌入件。这种增强嵌入件例如可以设置成增强结构或密集设置在纵向轴的区内，其中皮带的边缘区比其中心区更易于形变。
由于因扭转导致皮带的边缘区受到比中心区更强的纵向应变，可以在皮带边缘区设置增强嵌入件，所述增强嵌入件的应力/应变比(弹性摸量)相应较小。对钢丝绳股形式的的增强嵌入件，例如可以通过采用制造绳股的不同方式(例如通过对不同强度的扭绞)实现此点。
【附图说明】
下面将对照实施例并结合附图对本发明的进一步的细节和优点加以说明。图中示出：
图1示出具有两个滚轮和直接在两个滚轮之间延伸的皮带的本发明的设置；
图2A为具有成型结构的圆周面的滚轮的部分剖面图；
图2B为与图2A所示的滚轮配合的具有成型结构皮带主面的剖面图；
图3A为另一种具有成型结构皮带主面的剖面图；
图3B为图3A所示的皮带的主面的视图；
图4A为处于拉直状态的具有成型结构主面的另一种皮带的局部侧视图；
图4B为图4A所示的皮带处于完全状态围绕滚轮运行的视图；
图5A示出本发明的另一种设置的第一实施方式，具有两个滚轮，所述滚轮的旋转轴以大约90°角相交和皮带直接在两个滚轮之间延伸；
图5B示出本发明的另一种设置的第二实施方式，具有两个滚轮，所述滚轮的旋转轴以大约90°角相交和皮带直接在两个滚轮之间延伸；和
图6为本发明的电梯系统的简图。
【具体实施方式】
图1示出电梯系统的一种设置，具有第一滚轮10、第二滚轮20和皮带30，所属皮带构成电梯系统的承载件和/或驱动件。所述皮带30根据移动和相应的顺序对电梯设备的不同的件(图中未示出)，特别是电梯轿厢、对重和滚轮装置进行连接，在图中仅示出滚轮装置的滚轮10和20。皮带按电梯轿厢移动的特定方向从第一滚轮10直接向第二滚轮20运行，换句话说，在皮带30移动的方向上滚轮10和20以直接顺序直接设置。
在电梯轿厢移动或伴随电梯轿厢移动皮带30进行移动的情况下，滚轮10和20以相反的方向旋转。当例如皮带10在箭头31的方向上移动时，滚轮10在箭头11的方向上围绕第一旋转轴12旋转和滚轮20在箭头21的方向上围绕第二旋转轴22旋转。
滚轮10和20的设置应使旋转轴12和22至少大约相互平行和皮带不必位移，或确切地说在旋转轴30的方向上位移，但总是保持在垂直于旋转轴12和22延伸的两个平行的平面之间。在图1所示的设置的情况下前端面14和24在一个平面上(无偏移滚轮设置)。
滚轮10具有一个成型结构的圆周面13，其中通过第一图形以简化的方式示出所述圆周面的成型形状，其中出于说明目的一个顶压在滚轮12上的皮带30的边缘部分被去掉。
滚轮20同样具有一个成型结构的圆周面23，其中用第二图形以简化的方式在图1中示出其成型形状。
皮带具有几何纵向中心轴32和一个由皮带的两个主面33、34和两个侧面35、36(外缘)限定的截面。皮带主面33具有一个结构，所述结构与滚轮10的圆周面13的结构互补和也与滚轮20的圆周面23的结构互补。所述术语“互补”并不意味着当皮带10笔直运行时滚轮10、20的成型结构与皮带30的成型结构几何精确地互补。所述术语“互补”主要表示滚轮10、20和皮带30的成型结构的设计应在皮带30和滚轮10或20之间的接触区内存在几何条件下的滚轮10、20和皮带30互补，从而实现充分的相互配合。
根据本发明的实施方式所示，皮带30以至少大约180°的扭转角度在滚轮10和20之间的区内围绕皮带30的纵向中心轴32扭转。也可以实现另一实施方式，其中皮带30以大约90°围绕皮带30的纵向中心轴扭转。因此滚轮10和滚轮20的成型结构圆周面13或23都可以实现与皮带的成型结构主面33接触或啮合。
图2A示出具有一种成型结构的滚轮10，所述成型结构与图2B所示的成型结构互补。在滚轮10的圆周面上的滚轮槽17.2和滚轮肋17.1形成所述的成型结构。
图2B示出(具有纵向肋)的皮带30的截面，所述皮带根据本发明应用时具有特别优良的导向特性。图2A示出的皮带类似于楔形皮带和在其主面上具有一个结构，由在皮带纵向上延伸的皮带肋37.1和位于皮带肋37.1之间的皮带槽37.2构成所述结构。滚轮10在其旋转轴12的方向上宽于皮带30的宽度和具有没有成型结构的边缘区17.3。同样也可以采用齿槽带替代类似于楔形带的皮带30。
图3A示出(具有纵向肋的)皮带30的截面，所述皮带具有三角肋37.1。图3A所示的皮带30主要由一种相应的柔韧的材料(优选乙烯丙烯共聚物(EPDM)或聚酰胺(PU))构成和具有纵向延伸的增强件38(例如钢丝绳)。
图3B示出皮带30的一侧。从图3B中特别示出被扭转的皮带30的区的长度L。该区在下面被称作A区。仅皮带在A区的纵轴32基本具有长度L。在A区所有在两侧与纵轴32间隔的皮带的部分被弹性拉伸的长度大于L，其中皮带边缘区35、36受到的拉伸是最大的。
由于以较少的数量或较低的强度从纵轴32开始向皮带边缘区35或36设置增强件38，因而皮带的边缘区将具有增强的弹性延伸性。也可以将皮带边缘区设计成皮带的实际截面不保持在皮带宽度B上不变，而是与载荷适配变化。
由于作为扭转的结果将导致皮带30的边缘区受到比中心区更大的纵向拉伸，可以在边缘区采用增强嵌入件，因而皮带的边缘区的应力/应变比(弹性摸量)较小。采用作为钢丝绳的增强嵌入件的情况下，例如可以采用不同形式制造的绳索实现此点(例如采用对不同强度的扭绞方式)。
另外还要指出的是，皮带10扭转的区A的长度L由滚轮10、20之间的间隔L1决定(见图1)，但不得低于两个滚轮10、20之间的最小长度L或最小间隔L1。最好间隔L至少大于皮带宽度B30倍。根据本发明优选采用L/B比大于30的设置。
在图4A和4B中示出具有横向延伸的齿结构的皮带30。所述皮带30在其主面33上具有皮带肋39.1和皮带槽39.2，所述皮带肋和皮带槽与皮带的的纵轴32成直角延伸。与此相应，配合的滚轮(图中未示出)具有齿轮形状的圆周面。这种皮带/滚轮组合可以实现良好的驱动特性。图4A示出拉直或笔直的设置的皮带和图4B示出皮带环绕具有滚轮直径r(a)的滚轮时的弯曲设置。如图4A所示，在皮带30被拉直时，皮带肋39.1具有在肋脚高度测出的宽度a1和皮带30槽39.2具有在肋顶部高度测出的宽度b2。作为皮带弯曲的结果，宽度b2小于宽度b1。同样，由于皮带在该区的弯曲产生的压缩应力a2小于a1。
图5A和5B示出滚轮20的轴22的垂直凸起与滚轮10的轴12的垂直凸起相交和其夹角为90°的设置。在图5A所示的设置的情况下，第一滚轮10的旋转轴12应围绕轴R旋转，以便与第二滚轮20的旋转轴22平行。皮带也以90°角在滚轮10和20之间的区内扭转和以相同的旋转方向。因此实现了皮带的成型结构的表面33不仅与滚轮10的成型结构的圆周面13，而且与滚轮20成型结构的圆周面23的啮合。
在图5B所示的设置的情况下，滚轮20与图5A所示滚轮20的旋转方向反向旋转。因此，皮带30在滚轮10和20之间的区内的扭转方向与图5A所示的皮带30的扭转方向反向。在图5B所示的设置的情况下，实现了皮带的成型结构的表面33不仅与滚轮10的成型结构的圆周面13，而且与滚轮20成型结构的圆周面23的啮合。
图6示出本发明的电梯设备100，具有驱动单元40、构成主动轮的第一滚轮10、构成承载轮/换向轮的的第二滚轮20、另一滚轮50、皮带30和电梯轿厢60。在电梯轿厢60移动时，皮带30在箭头31所示的方向上移动，滚轮10按照箭头11所示的方向旋转，滚轮20与滚轮10的旋转方向反向按照箭头21所示的方向旋转和滚轮50与滚轮20的旋转方向相同按照箭头51所示的方向旋转。皮带30在第一滚轮10和第二滚轮20之间至少扭转大约180°，同时在第二滚轮20与第三滚轮50之间皮带不扭转。因此皮带的成型结构面33分别与滚轮10、20和50的圆周面12、23和53触接。
除了上述的部件外，电梯设备100还包括电梯竖井80、垂直导轨72、对重70和滚轮71。皮带30在位置点73与电梯设备100的一个垂直导轨72连接和围绕对重承载轮71运行。皮带30的另一端固定在第二垂直导轨72上端的区74内。
当滚轮10和20的直径和结构相同或滚轮的直径不同和其结构也相应不同时，皮带30的结构和滚轮10和20的结构以最佳的方式互补。而且很明显，不仅皮带的几何形状，而且其材料特性决定滚轮直径的下限，不得低于此下限。
皮带30的相应的宽度B和厚度H、滚轮10、20相应的包角γ、相应的直径r和皮带的相应的弯曲半径和滚轮10、20之间的相应的间隔L1部分采用计算机求出，而且部分是通过试验求出的。
优选皮带30具有的宽度/厚度比(B/H)小于或等于10，即例如宽度B为5cm和相应的厚度H为0.5cm。
相应的包角γ在60°至180°之间。优选所述包角γ在90°至180°之间。相应的滚轮直径r在6cm至20cm之间。
两个直接连续的滚轮10和20之间的间隔L1应至少为100cm。间隔L1优选在100cm至300cm之间。试验表明，考虑到皮带最佳的运行和足够的工作寿命，间隔L1与围绕纵轴以180°扭转的皮带的宽度B的比不得小于30和优选在50的范围内。为实现较小的扭转角，可以成比例地减小此值。
相应的橡胶和弹性材料(塑料)，特别是聚酰胺(PU)和乙烯丙烯共聚物(EPDM)可以作为具有成型结构的主面33的皮带30的材料，所述皮带适用于在电梯系统100中应用。在一定的情况下皮带30也可以具有在皮带的纵向上定向的增强嵌入件38和/或网状的增强嵌入件。扭绞的钢丝绳股例如适用于作为在皮带纵向上定向的增强嵌入件38。为实现在边缘区35、36内皮带的较高的弹性，例如在边缘区35、36的绳股38比皮带30中心区的绳股进行更强的扭绞。因而皮带边缘区的绳股形成的应力/应变比较小，从而对围绕皮带的纵轴扭转的加载的皮带在中心绳股和外部的绳股的钢丝上产生相同的拉伸应力。