專利名稱：用于乘客輸送機的傳動皮帶的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明大體上涉及乘客輸送機。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于乘客輸送機的傳動皮帶。
現(xiàn)有技術(shù)的描述乘客輸送機通常包括多個梯階，其沿著一定的路徑運動以將乘客從一個位置運送到另一位置，例如在建筑物中的樓層之間運動。典型的裝置包括具有與梯階相關(guān)聯(lián)的多個鏈節(jié)的梯階鏈條(stepchain)。梯階鏈條沿著與梯階所隨從的環(huán)形相對應(yīng)的環(huán)形運動。在線性嚙合式系統(tǒng)中，驅(qū)動機構(gòu)通常包括電動機和傳動鏈條或皮帶，其與梯階鏈條相嚙合以引起梯階的所需運動。
梯階鏈節(jié)和傳動鏈條之間的相互作用提出了設(shè)計難題。例如，線性嚙合式自動扶梯系統(tǒng)的多數(shù)振動或噪音與傳動鏈條或皮帶和梯階鏈條之間的相互作用有關(guān)。當各部件上的齒未具有合適的尺寸時，就存在著必須進行調(diào)整的干涉。
另一困難是解決傳動鏈條或皮帶和梯階鏈條之間的分離以及調(diào)整梯階鏈條和周邊結(jié)構(gòu)上所得的力。另一困難是由在其中梯階鏈節(jié)與傳動鏈條或皮帶相嚙合的區(qū)域的開始和結(jié)束處各齒從無負載狀態(tài)至滿負載狀態(tài)然后回到完全無負載狀態(tài)的快速過渡所造成的。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直試圖進行改進。本發(fā)明包括采用具有獨特齒結(jié)構(gòu)的傳動皮帶來提高系統(tǒng)操作的質(zhì)量。
發(fā)明概要大體上說，本發(fā)明是一種用于乘客輸送機的傳動皮帶，其包括有助于梯階鏈節(jié)和傳動皮帶之間的更佳相互作用的獨特齒結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計的一種示例性傳動皮帶中，皮帶具有適于與驅(qū)動件如驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動皮帶輪相嚙合的內(nèi)側(cè)。外側(cè)包括多個齒，它們適于與梯階鏈條的相應(yīng)部分(即梯階鏈節(jié)上的齒)嚙合。皮帶外側(cè)上的齒具有位于齒的遠離主體的一端附近的可壓縮凸部。
根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計的另一示例性皮帶包括齒，其具有適于與梯階鏈節(jié)上的齒嚙合的大致下凹的嚙合面。在一個特定示例中，下凹嚙合面包括三個不同的曲率半徑，其被選擇和定向成可在系統(tǒng)的操作期間提供與梯階鏈節(jié)齒的最佳嚙合和脫離。
本發(fā)明的齒形通過減小不均勻的負載而減小了振動，并且減小齒中的峰值應(yīng)力水平。
在一個示例中，梯階鏈節(jié)齒設(shè)有一定的表面外形，其可與皮帶齒的嚙合表面外形相配合，以減小會傾向于將梯階鏈節(jié)推離傳動皮帶的分離力。
從對當前優(yōu)選實施例的下述詳細描述中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點。在下文中簡單地描述了該詳細描述的附圖。
附圖簡介

圖1示意性顯示了具有根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計的部分的乘客輸送機。
圖2示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計的示例性皮帶構(gòu)造。
圖3是顯示了根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計的傳動皮帶齒的選定特征的局部剖視圖。
圖4顯示了處于第二操作條件下的圖3所示實施例。
圖5顯示了一種備選的皮帶齒設(shè)計和一種備選的梯階鏈節(jié)齒設(shè)計。
圖6示意性顯示了根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計的一個特定示例的傳動皮帶齒的優(yōu)選尺寸特征。
優(yōu)選實施例的詳細介紹圖1示意性顯示了乘客輸送機系統(tǒng)20，其在該示例中為自動扶梯。然而，本發(fā)明并不限于自動扶梯，而是可適用于其它類型的乘客輸送機，例如自動人行道。所示乘客輸送機系統(tǒng)20包括可沿著環(huán)形運動的多個梯階22，因此梯階22可在平臺24和26之間運送乘客。
桁架結(jié)構(gòu)28以已知的方式來支撐自動扶梯系統(tǒng)的部件。梯階鏈條30與梯階22相關(guān)聯(lián)，并被桁架結(jié)構(gòu)28以已知方式引導(dǎo)。梯階鏈條30包括多個梯階鏈節(jié)32。
驅(qū)動單元40根據(jù)需要來推動梯階鏈條30和梯階22，以便使乘客在平臺24和26之間運動。驅(qū)動單元40包括電動機42，其可使驅(qū)動皮帶輪44以所需速度旋轉(zhuǎn)。惰輪48以所知的方式旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動皮帶輪44的運動導(dǎo)致傳動皮帶50運動，而傳動皮帶50與梯階鏈條30嚙合，以用于使梯階22如所需地運動。
傳動皮帶46優(yōu)選由嵌入在尿烷材料中的承載纜索制成?？梢允褂枚喾N這樣的材料，領(lǐng)會了本說明書優(yōu)點的本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠選擇材料以提供所需的強度和硬度特性，從而滿足其特定情形的需要。
從圖2和3中可以理解，皮帶50具有包括第一側(cè)54和第二側(cè)56的主體52。第一側(cè)54是內(nèi)側(cè)，其適于與驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動皮帶輪44配合操作。在該示例中，內(nèi)側(cè)54具有多個齒58，其與驅(qū)動皮帶輪44上的相應(yīng)齒(未示出)嚙合。
皮帶50的第二側(cè)56包括多個齒60，其適于與梯階鏈節(jié)32上的齒70嚙合。在該示例中，齒60具有大致下凹的嚙合面62。該示例中的齒60還包括凸部64，其接近于各齒的遠離主體52的一端。嚙合面62和凸部64有助于皮帶齒60和梯階鏈節(jié)32的齒70之間的更佳相互作用。
參見圖3和4，凸部64在齒60的任何其它部分進行下述接觸之前與梯階鏈節(jié)齒70上的嚙合面72相接觸。凸部64優(yōu)選為可壓縮的或柔性的，使得齒60的至少位于凸部64附近的一部分可響應(yīng)于與齒70的接觸而發(fā)生彈性變形。圖4示意性顯示了示例性的變形，其中在與齒70嚙合之前，齒60的形狀如虛線74所示。在該特定示例中，齒凸部64的承載邊緣壓縮并部分地向左移動(根據(jù)附圖)。未承載側(cè)(即圖4中齒的左側(cè))也有效地稍微向左移動(根據(jù)附圖)。在該示例中，皮帶50所施加給鏈節(jié)的力的方向朝向圖中的右側(cè)，如箭頭76所示。
凸部64是有彈性的，并且當齒未與梯階鏈節(jié)齒70中之一相嚙合時，其保持未壓縮的或未變形的結(jié)構(gòu)。
皮帶齒60的嚙合面的獨特結(jié)構(gòu)有助于同梯階鏈節(jié)齒70的更佳相互作用。本發(fā)明的裝置提供了皮帶50和梯階鏈節(jié)32之間的更平滑且更可靠的嚙合。凸部64提供了初始接觸點，以便更好地分布皮帶齒60中的應(yīng)力。凸部64有助于在各鏈節(jié)齒的大致垂直部分處在皮帶50和梯階鏈節(jié)齒70之間形成接觸，這便消除了分離力(除了可能在高負載條件下之外)。在皮帶和梯階鏈節(jié)之間發(fā)生嚙合時，凸部64的柔性允許齒作用力逐漸增加。這種作用力的逐漸增加減小了力的脈動(即各齒在無負載和滿負載狀態(tài)之間的平滑過渡)，減小了乘客輸送機系統(tǒng)中的振動。在與相應(yīng)梯階鏈節(jié)齒70完全嚙合時，整個皮帶齒60承受了負載，這減小了皮帶齒中的特定位置處的應(yīng)力集中。例如，在現(xiàn)有裝置中，不合要求的高負載出現(xiàn)在齒根處。在這種現(xiàn)有的構(gòu)造中，任何分離力都傾向于使皮帶齒變形且增大分離力。本發(fā)明的裝置因凸部64所提供的接觸點而避免了這些影響。
凸部64提供了齒嚙合面與梯階鏈節(jié)32上的齒70之間的接觸點。通過本發(fā)明的裝置，接觸點總是接近于齒60的齒尖。保持接觸點靠近齒的頂部可在皮帶和梯階鏈節(jié)之間的嚙合期間有效地保持一致的齒剛性。另外，保持接觸點靠近齒尖可使皮帶齒內(nèi)的應(yīng)力水平在系統(tǒng)的操作期間在整個齒上是幾乎相同的，并且更佳地分布。
在一些示例中，下凹嚙合面62提供了皮帶齒和梯階鏈節(jié)齒之間的間隙，使得接觸點僅位于凸部64處。除凹面以外，其它外形也可用于類似目的，然而，所示示例中的凹面提供了沿齒面的平滑過渡，并允許力在整個齒上更佳地分布。
圖5顯示了另一示例性裝置，其中梯階鏈節(jié)齒80相比于圖3和4所述的裝置被改動。梯階鏈節(jié)齒80包括凸面82，其構(gòu)造成可與皮帶齒60上的下凹嚙合面62配合操作。這允許梯階鏈節(jié)齒80的至少一部分被稍微嵌套式地容納在皮帶齒的嚙合面上。這種嚙合傾向于進一步減小會試圖將梯階鏈節(jié)32推離皮帶50的分離力。
圖5所示示例的另一特征是設(shè)在齒60的遠端附近的離隙84。在該示例中，離隙84包括其中沒有皮帶材料的部分，這便增加了齒頂部的柔性或撓性。例如，該示例性離隙可在模制期間形成。這種實施例具有較高的撓性，并可在凸部64和梯階鏈節(jié)齒70之間的嚙合期間提供改進的緩沖效果。
上述示例均包括皮帶齒60上的嚙合面，其為至少部分地大致下凹的。圖6示意性顯示了一種優(yōu)選的設(shè)置，其具有沿著齒60的嚙合面的多個曲率半徑。在該特定示例中，嚙合面62的第一部分90具有第一曲率半徑。第二部分92具有第二曲率半徑。第三部分94具有第三曲率半徑。在該示例中，第三部分94優(yōu)選平滑地過渡至凸部64中，凸部64在該示例中具有兩個不同的曲率半徑。
在一個特定示例中，從主體52處測得的齒60的高度為約7.22毫米。在該示例中，第一部分90的第一曲率半徑優(yōu)選為約1.2毫米。第二部分92的第二曲率半徑優(yōu)選為約8毫米。第三部分94的第三曲率半徑優(yōu)選為約4.5毫米。
緊鄰于第三部分94的凸部64的曲率半徑優(yōu)選為3毫米。在該示例中，最接近于齒遠端的凸部的第二曲率半徑優(yōu)選為0.5毫米。在該特定示例中，齒60上的嚙合面的結(jié)構(gòu)設(shè)計成可將力最佳地分布在齒60的周圍，從而減小梯階鏈節(jié)和皮帶之間的分離力，以及在系統(tǒng)操作期間提供在加載和卸載時(即當皮帶與梯階鏈節(jié)嚙合以及然后脫離嚙合時)的平滑過渡。
盡管圖6所示示例具有特定的尺寸，然而不同的尺寸可以是有利的，這取決于其它系統(tǒng)參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，沿著表面的不同曲率半徑的尺寸和數(shù)量被選擇成可減小齒中的應(yīng)力水平，以及在整個齒上保持一致的應(yīng)力水平。例如，在測試或建模期間，如果確定齒的一個區(qū)域比另一區(qū)域承受到更大的應(yīng)力，則可增大該區(qū)域中的曲率半徑，以便減小該區(qū)域中的應(yīng)力。當然，進行這種改變對齒的其它區(qū)域具有一定的影響，優(yōu)選平衡地設(shè)置尺寸以使整個齒上的應(yīng)力分布處于所需的水平。根據(jù)特定系統(tǒng)的構(gòu)造，不同的尺寸可提供不同的好處。已領(lǐng)會本說明書優(yōu)點的本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠選擇尺寸，以便最佳地滿足其特定情形下的需要。
通過選擇皮帶齒形的最優(yōu)選的尺寸設(shè)置，不僅可減小系統(tǒng)操作期間齒內(nèi)的應(yīng)力水平，而且可減小振動的量。傳統(tǒng)系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)振動會因齒嚙合(即當皮帶齒與梯階鏈節(jié)齒相嚙合時)的快速加載以及在卸載期間而產(chǎn)生。在這些過渡時的變化的力傾向于引起振動。通過本發(fā)明的裝置，齒內(nèi)的力和應(yīng)力水平在整個嚙合期間保持更加恒定，這便減小了振動。
本發(fā)明的裝置還可包括可進一步提高系統(tǒng)操作的平滑性的其它特征。從圖3-6中的任一圖中可以理解，皮帶50包括多條纜索100，其在一個示例中由鋼制成。這些纜索提供了對用來制造皮帶的尿烷材料的強化。可通過已知方式來將鋼纜索放入這種材料之內(nèi)。
與這種皮帶有關(guān)的一種困難在于，皮帶內(nèi)的鋼纜索的存在及其制造方法在系統(tǒng)操作期間當皮帶50環(huán)繞在驅(qū)動皮帶輪44和惰輪48上時傾向于會造成振動。根據(jù)這種皮帶的一種制造方法，纜索在其間具有受控間隔的分散點處被有效地支撐于機器中。在各支撐點處，在所得皮帶的纜索中具有輕微的偏位或隆起。纜索中的這些隆起是在系統(tǒng)操作期間會引起振動的多邊形效應(yīng)的一個來源。
多邊形效應(yīng)的另一來源是皮帶在環(huán)繞于驅(qū)動皮帶輪上時的柔性與支撐之間的差別。一般而言，皮帶齒或者齒之間的間隙在皮帶環(huán)繞于驅(qū)動機構(gòu)中的皮帶輪上時受到支撐，但通常并非兩者同時受到支撐。皮帶內(nèi)的纜索傾向于在齒之間的位置處彎曲，并且傾向于在齒根處的附近保持為直的。本發(fā)明的裝置可包括用來減小所謂的多邊形效應(yīng)的若干方法。
一種方法如圖2所示，其中皮帶50的內(nèi)側(cè)54上的齒58具有與外側(cè)56上的齒60不同的節(jié)距。在該示例中，齒58的節(jié)距為齒60的節(jié)距的約一半。減小內(nèi)齒的節(jié)距縮短了齒之間的纜索100的部分。減小皮帶的內(nèi)側(cè)54上的齒節(jié)距顯著地減小了與由皮帶環(huán)繞皮帶輪所引起的多邊形效應(yīng)相關(guān)的振動的幅度。齒58的節(jié)距可選擇成與根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計的皮帶中的齒60的節(jié)距無關(guān)。
在一個示例中，外齒的節(jié)距和內(nèi)齒的節(jié)距之比為2∶1。在一個特定示例中，外齒60的節(jié)距為19.9毫米，而內(nèi)齒58的節(jié)距為9.95毫米。節(jié)距優(yōu)選選擇成可提供合適的間隙，以便皮帶齒可安裝在鏈節(jié)齒(或者對內(nèi)齒58來說為驅(qū)動皮帶輪齒)之間，并可調(diào)整正常的系統(tǒng)操作期間所產(chǎn)生的鏈節(jié)變形。已領(lǐng)會本說明書優(yōu)點和知道其自身系統(tǒng)的特定參數(shù)的本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠選擇合適的尺寸來滿足其特定情形下的需要。
以上描述在本質(zhì)上是示例性而非限制性的。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不必脫離本發(fā)明范圍的前提下對所公開示例的變動和修改是顯而易見的。賦予本發(fā)明的合法保護范圍只能通過研究以下權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于乘客輸送機的傳動皮帶，包括適于與驅(qū)動件相嚙合的內(nèi)側(cè)；和包括多個齒的外側(cè)，所述多個齒適于與梯階鏈條的相應(yīng)部分相嚙合，所述外側(cè)齒均包括齒根和遠離所述齒根的可壓縮凸部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶，其特征在于，所述可壓縮凸部是圓形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶，其特征在于，各所述齒包括在所述凸部和齒根之間延伸的大致下凹的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶，其特征在于，所述齒均具有包括可壓縮凸部的嚙合面外形，所述嚙合面包括起始于相鄰齒根并具有第一曲率半徑的第一下凹部分、相鄰于所述第一部分并具有第二曲率半徑的第二下凹部分，以及在所述第二部分和凸部之間延伸并具有第三曲率半徑的第三下凹部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的皮帶，其特征在于，所述齒均具有一定的高度尺寸，其中所述第一曲率半徑為所述高度尺寸的約六分之一，所述第二曲率半徑為所述第一半徑的至少六倍，所述第三曲率半徑為所述第一半徑的至少三倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的皮帶，其特征在于，所述凸部具有與所述第三部分相鄰并具有第一凸部曲率半徑的第一段，以及在所述第一段和所述遠端之間延伸并具有第二凸部曲率半徑的第二段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的皮帶，其特征在于，所述齒均具有為約7毫米的高度尺寸，所述第一半徑為約1.2毫米，所述第二半徑為約8毫米，所述第三半徑為約4.5毫米，所述第一凸部半徑為約3毫米，所述第二凸部半徑為約0.5毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶，其特征在于，所述齒均包括位于所述凸部附近的離隙，其增加了所述齒在凸部附近的柔性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶，其特征在于，所述齒包括尿烷材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶，其特征在于，所述皮帶包括所述內(nèi)側(cè)上的第二組多個齒，其中所述外側(cè)上的多個齒具有與所述第二組多個齒的第二節(jié)距不同的第一節(jié)距。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的皮帶，其特征在于，所述第二節(jié)距比所述第一節(jié)距更小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的皮帶，其特征在于，所述第二節(jié)距約為所述第一節(jié)距的一半。
13.一種用于乘客輸送機的傳動組件，包括具有多個鏈節(jié)的梯階鏈條，各所述鏈節(jié)均具有多個嚙合件；驅(qū)動機構(gòu)；和皮帶，其具有與所述驅(qū)動機構(gòu)配合操作的內(nèi)側(cè)以及包括具有嚙合面的多個齒的外側(cè)，所述嚙合面是至少部分地下凹的，并可與所述梯階鏈條上的嚙合件配合操作，使得所述驅(qū)動機構(gòu)的運動導(dǎo)致所述皮帶的運動，而所述皮帶的運動導(dǎo)致所述梯階鏈條的運動。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于，所述梯階鏈條嚙合件包括具有凸面的齒，所述凸面至少部分地容納在所述皮帶齒嚙合面的下凹部分中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的組件，其特征在于，所述皮帶齒均包括位于所述齒遠端附近的可壓縮凸部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組件，其特征在于，所述齒嚙合面包括具有第一曲率半徑的第一部分、相鄰于所述第一部分并具有第二曲率半徑的第二部分，以及在所述第二部分和凸部之間延伸并具有第三曲率半徑的第三部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組件，其特征在于，所述齒均具有一定的高度尺寸，其中所述第一曲率半徑為所述高度尺寸的約六分之一，所述第二曲率半徑為所述第一半徑的至少六倍，所述第三曲率半徑為所述第一半徑的至少三倍。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的皮帶，其特征在于，所述第一、第二和第三部分構(gòu)成了所述嚙合面的下凹部分，所述凸部構(gòu)成了所述嚙合面的凸起部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的組件，其特征在于，所述凸部具有與所述第三部分相鄰并具有第一凸部曲率半徑的第一段，以及在所述第一段和所述遠端之間延伸并具有第二凸部曲率半徑的第二段。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的組件，其特征在于，所述高度尺寸為約7毫米，所述第一半徑為約1.2毫米，所述第二半徑為約8毫米，所述第三半徑為約4.5毫米，所述第一凸部半徑為約3毫米，所述第二凸部半徑為約0.5毫米。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的皮帶，其特征在于，所述皮帶包括所述內(nèi)側(cè)上的第二組多個齒，其中所述外側(cè)上的多個齒具有與所述第二組多個齒的第二節(jié)距不同的第一節(jié)距。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的皮帶，其特征在于，所述第二節(jié)距比所述第一節(jié)距更小。
全文摘要
一種乘客輸送機系統(tǒng)(20)，包括驅(qū)動單元(40)，其可與梯階鏈條(30)相嚙合以便使梯階(22)根據(jù)要求運動。非金屬的傳動皮帶(50)包括齒(60)的獨特構(gòu)造，其可與梯階鏈條(30)的齒(70，80)相嚙合。在一個示例中，傳動皮帶齒(60)包括凸部(64)，其提供了與梯階鏈條齒(70，80)的初始嚙合點。在另一示例中，齒(60)包括大致下凹的梯階鏈節(jié)齒嚙合面(62)。本發(fā)明的裝置提供了更平滑、更安靜的系統(tǒng)操作，并減小了會傾向于發(fā)生在皮帶和梯階鏈節(jié)之間的分離力。
文檔編號B66B23/00GK1720191SQ03825756
公開日2006年1月11日 申請日期2003年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者R·N·法戈, J·M·伯努瓦, J·P·維森 申請人:奧蒂斯電梯公司