专利名称：直接驱动的扶手组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动扶梯、移动走道和类似运输设备的移动扶手。更具体的说，本发明涉及这些运输设备的移动扶手的直接驱动组件(positive drive assembly)。
背景技术：
自动扶梯、移动走道或者类似运输设备的扶手能够使人们在楼层之间或者楼宇通道内安全行进。为了运转安全，该扶手必须同自动扶梯的台阶或者移动走道同步移动并且为乘客提供牢固的抓握。在结构上，该扶手必须是足够坚固的，能够承受自动扶梯系统的驱动机构所施加的巨大的拉力和压力。在使用中，在自动扶梯的驱动机构运转过程中，在扶手和驱动机构之间不能有滑动，这样扶手才不会因为该驱动机构带来的磨擦和损耗而损坏。
普通常规扶手具有一个C形的轮廓并且使用一种抗拉件，通常是许多钢制缆索，布置在织物层和橡胶层之间，来确保满足所需要的强度和灵活性。然而，这种层压结构的制造成本较高，因为该额外的织物层必须被涂上粘合剂并且粘贴到相邻层和硬质橡胶层上。在许多情况下，各层和抗拉件之间的连接无法承受驱动机构所施加的驱动力。因此，扶手的各层可能会相互脱离导致扶手滑动或者分裂。由本发明的受让人近来所改进的扶手结构具有用钢质增强丝来抑制伸展的、通过挤压成形的热塑性体。这种改进消除了各层相互脱离的可能，不过由于在扶手和驱动机构之间的摩擦和滑动引起的磨损问题依旧存在。
通常，扶手包含一个沿着扶手内表面的具有低摩擦织物，它使扶手能够容易的沿着自动扶梯或者移动走道的纵向的一个导向装置滑动。由于自动扶梯的驱动取决于它的表面和该低摩擦织物之间的夹紧，所以这进一步导致驱动扶手变得更加困难。
更老一点的自动扶梯使扶手绕着一个巨大直径的滑轮运行，该滑轮形成了与扶手的内表面接合的栏杆的栏杆柱端。这种驱动方式被用于带有能从视觉上隐藏滑轮的实体栏杆的单元中，并且仍然在某些重型负载单元中使用。
玻璃栏杆开始使用后，驱动机构在扶手的返回行程中被隐藏起来。一种实现的方法是向后弯曲扶手，然后就可以将扶手绕着台阶下面的驱动滑轮循环。虽然这种设计提供了足够的传送驱动力，但通过将扶手反向的弯曲来传送扶手会产生巨大的应力，这会缩短扶手的整体寿命。另外，驱动滑轮的位置使得更换环状的扶手较难，需要对自动扶梯进行较大程度的拆卸。
另一种用于玻璃栏杆单元的驱动方式使用了一种线性驱动机构，扶手仅仅是通过一对或者多对辊子来传送的。每一对辊子包括一个从动辊或者压辊以及一个与扶手内侧的织物衬套啮合来推进扶手的驱动辊。为了确保驱动力被有效传送到扶手上，这对辊子被以非常大的压力压在一起。在许多情况下，由该对辊子之间的挤压所产生的压力会导致扶手分层和失效或者变得温度太高而不适合实际应用。扶手本体的变形也会引起自动扶梯系统的驱动机构的损坏，产生较大的自动扶梯系统的维修费用。无论考虑何种驱动方式，扶手都是依靠驱动表面和扶手内部织物表面之间的摩擦来推进的。虽然在该接触面的滑动量可能会非常小，但它是扶手磨损的主要区域，该滑动织物的磨损是需要更换扶手的最主要的原因。
因此，需要一种能够被直接的驱动力推进的、用于自动扶梯和移动走道的扶手，从而确保扶手能够以与驱动机构相同的速度行进；减少在扶手本体上的压力；降低扶手滑动体上的磨损和撕裂；并且提高自动扶梯的耐用性。
发明内容
本发明提供了一种用于自动扶梯或者移动走道的扶手，它能够被直接的驱动力推进从而降低了在扶手机构上的压力，提高了扶手和驱动系统的耐用性。
依照本发明的第一方面，提供了一种用于自动扶梯或者移动走道的移动扶手，该扶手包括一个由沿着扶手的长度间隔分布的多个齿构成的细长驱动部分，与驱动机构的齿进行驱动啮合。
需要明确的是，在说明书和权利要求书中提到的“齿”包括功能上等效于一系列间隔分布在一个驱动轮、或一个驱动机构、或扶手自身的一个驱动部分上的齿的任意结构。因此，在本发明的一个实施方案中，通过在扶手的底部提供一系列的孔口或者凹槽，齿可以形成在扶手的底部表面，从而在这些孔口或者凹槽之间的扶手本体就提供了与驱动轮或者类似机构的相应齿相啮合的齿。
优选地，该扶手有一个利用固体材料和埋置在该固体材料中的弹性抑制物加工成形的扶手本体，该固体材料具有足够的弹性来满足实际使用中的扶手所需要的弯曲。该齿被加工成形在扶手本体上。与其他已知的方案不同，本方案不用提供一个含有许多附加单元的复杂结构，便实现了所有的驱动功能。便利的，扶手本体的固体材料包括热固性和热塑性材料中的一种。
如同常规扶手的实际应用，该扶手可包含一个T形槽，在扶手底部表面加工成形的多个齿部分地限定了该T形槽的轮廓。
在这种情况下，齿可以是从扶手的底部表面突出的，或者作为替代的，如上所述，该槽可包含与在扶手的底部表面上的齿交替分布的许多凹槽或者孔口。优选的，该齿或者是与扶手的底部表面齐平，或者是轻微的向回凹陷一点，这样该扶手就可以被用在常规扶手的导向装置上，而无需修改。
T形槽的全部或部分内部可以衬有滑动织物或者低摩擦聚合物。驱动部分的接触区域可以含有一种坚固的热塑性材料，也可以选择包含纤维增强材料。如果采用滑动织物，可以遍布驱动部分和驱动部分的齿，或者作为替代的，可设置成驱动部分两侧的两条带子。
本发明进一步提供了一种驱动机构，包括至少一个齿形驱动部件，用来与扶手驱动部分的齿啮合。该驱动机构可包括一个带有驱动齿的环状带，由此一定长度的环状带可以与一个对应长度的扶手相啮合，来驱动该扶手。
本发明的另一个实施方案提供了一种用于所定义的扶手的线性驱动机构，该驱动机构包含至少一个带有和驱动部分的齿相啮合的齿的驱动轮以及至少一个将扶手压到驱动轮上的从动辊。优选的，这种线性驱动机构包含许多对驱动轮和从动辊，每一个驱动轮包含用来和扶手驱动部分的齿相啮合的齿。这种布置能够显著地降低每个从动辊施加的压力，因为驱动力是通过齿形机构传送到扶手上的，而不是仅仅依靠驱动轮和扶手之间的摩擦力。
附图简述为了更好地理解本发明和清楚地说明它是如何实现的，现在将结合实施例并参照示出本发明的一个优选实施方案的附图，其中
图1为依照本发明的第一实施方案所制造的扶手的横截面视图；图2为沿着纵轴A-A分布的一排齿的立体图；图3为具有沿着纵轴A-A分布的两排齿的一个替代实施方案的立体图；图4为依照本发明的第二实施方案所制造的扶手的横截面视图；图5为图4的放大视图；图6示出本发明中带齿的带子；图7示出附在C形扶手下侧的如图6所示的带齿的带子；图8示出本发明中的一种驱动装置中的驱动轮；图9示出本发明中的一种驱动装置中的驱动轮，从动轮和皮带。
具体实施例方式
首先参照图1示出的依据本发明所制造的一种用于自动扶梯或者移动走道的直接驱动的扶手。扶手10被示出其将沿着扶手装置的顶部水平运转方向延伸。
扶手10有一个大致C形横截面，带有一个横向部分12和相对着的向内定向的唇缘(lip)部分14和16。相对着的唇缘部分14和16有助于扶手在导向装置18或驱动装置20上定位。扶手10的本体包括由橡胶(热固性塑料)或者热塑性材料制成的内层22和外层24。层22和24从相对的唇缘部分14开始延伸，经过横向部分12环绕到另一相对的唇缘部分16。内层22终止在唇缘部分14和16的一对竖直端面26和27，以及突出肋28，29处。层22和层24在界面34处直接互相结合在一起来形成一个连续的橡胶体或者热塑性体。层22和24可以在整个C形面中具有相同的厚度。但是，需要知道的是，根据扶手结构的类型不同，各层的厚度也可以不同。
一种拉伸抑制物30沿着扶手10的纵向穿过位于横向部分12的内层22布置。该拉伸抑制物30被埋置在该内层22中并且用合适的粘合剂粘在上面。如图1所示，拉伸抑制物30包含许多单独间隔开的钢制的缆索或者丝32。需要明白的是，拉伸抑制物30可以由通常用于扶手本体中的任何标准类型的拉力增强元件制成，例如任何连续的抗负载的元件，比如，钢带，凯夫拉尔纤维或者具有高抗拉强度的单丝带和类似物。
关于扶手使用的术语“横向”和“纵向”，纵向方向被认为是扶手行进的方向，通常比正交于扶手运行方向的横向方向在幅度上大许多。
现在，根据本发明的第一实施方案，扶手10上设有许多与驱动装置20相啮合的齿34来驱动扶手10。这些齿34大体从内层22的内表面36垂直延伸。在如图1所示定位的使用中，该内表面36构成了扶手的底部表面并且部分地限定了形成常规扶手设计一部分的T形槽的轮廓。虽然在横向和纵向的截面中所表示的齿34是梯形的，需要明白，任何能够提供啮合表面的齿的截面形状都是可以使用的，例如矩形的，金字塔形的，正弦曲线形的截面或者其他任意几何体。任何常规的齿形状，例如渐开线形，都能使用。参照图2，齿34可以沿着扶手10的纵向轴A-A排成一排。可替代的，扶手10也可以如图3中所示的那样有两纵排或者更多纵排的齿34。
如图1到3所示，在内层22的内表面36上可以设有一个滑动织物80以最小化内层22和导向装置18和/或者驱动机构20之间的摩擦力。滑动织物80可以是任何织物或其他能够降低摩擦系数的材料，能够使扶手10沿着自动扶梯系统的导向装置18自由地滑动。一般而言，滑动织物80是一种合适的棉织物或者人造材料，具有恰当的纹理能够使驱动轮或者设备的驱动装置20啮合并且推进扶手10。滑动织物80也可以用来装衬或者覆盖在扶手10上的齿34上，来减少齿34表面的任何摩擦损耗。也可以将滑动织物设置成位于齿34两侧的两部分。这样可以避免拉伸该织物以适应齿34而又不形成褶皱等的困难。
也可以在开始就将该滑动织物作为连续的衬套布置在扶手10的全部T形槽内，然后将其切割到允许齿的外形加工成形，在每一个齿上会全部或部分地被滑动织物覆盖，或者是没有滑动织物。该切割工序能去除滑动织物的不连续的部分，并且为了防止织物所露出的边被磨损必需这样做。
参照图4和5示例了本发明中的扶手10的第二实施方案。为了简单起见，相同部件使用如图1中的相同的参考数字，并且不在复述这些部件。在这第二个实施方案中，内层22内沿着扶手10纵轴的方向有凹槽38。凹槽38上设有从基础面42大体垂直延伸的齿34，该齿与驱动装置20相啮合，下文将对此进行更详细的描述。优选的，齿34的高度X小于或者等于凹槽38的深度Y。此外，在基础面42和拉伸抑制物30之间的间隙，用Z表示，应该足够大来防止对拉伸抑制物30的任何损害，例如它们的分离。
当扶手10在自动扶梯系统上滑动的时候，使用凹进的齿34减小了在齿34和导向装置18之间的摩擦损耗。扶手10被驱动装置20在纵向方向上推进，该驱动装置适于驱动啮合在凹槽36内的齿34。另外，该实施方案可以通过在扶手的内层22上形成一系列的凹槽来有效实现，以有效地保持一系列的齿齐平或者正好低于扶手的底部织物表面80。
在这第二实施方案中，所示滑动织物没有延伸到凹槽38内，即，作为两侧的两条带子。然而，滑动织物80可以延伸到凹槽38内，至少直到齿34的边缘。至少在某种程度上，它甚至可以覆盖齿34。
依据本发明的第二个实施方案所制造的扶手10可以用来对常规的自动扶梯系统进行改进。一般而言，在常规的自动扶梯上的导向装置有一个大致平坦的表面与扶手的平坦内表面接触。齿34凹陷在内层22内并且低于滑动织物表面80，因此能够平稳的沿着常规导向装置18的平坦表面滑动。由于没有必要更换原有的导向装置，将常规自动扶梯系统转变为直接驱动系统的成本会是有限的。
或者，常规的扶手可以用一个附着在C形扶手110上的一条带齿的带子48进行改造。如图6和7所示，带齿的带子48包含许多从支撑部分50大致垂直伸出的齿34。支撑部分50有一个连接表面52，能够连接或者粘结到该种标准扶手110的内表面36或者底部织物表面80上。通过这种设计，利用带齿的带子48和适合的驱动装置，可以有效的把常规的自动扶梯改造成直接驱动的扶手系统，并大大降低了成本。这需要改造沿着自动扶梯长度上的导向装置。
参照图8，示例了一个与本发明扶手10一起使用的驱动装置20。驱动装置20可以包含一个带有许多齿56和凹槽58的驱动轮54，以及形成一个旋转轴的驱动轴60。齿56和凹槽58成形于驱动轮54的外表面62，都大体从轴线径向延伸。凹槽58适于啮合在扶手10上设置的齿34，从而能够在前进或者后退方向上直接驱动扶手10。优选的，嵌齿或者齿56和凹槽58的尺寸和周向间距对应于在扶手10上相关联的齿34。齿56可以具有任意标准的外形，可以是渐开线形式的。
利用直接驱动的扶手系统使在扶手表面需要施加巨大的垂直的或者啮合的力以在扶手的内表面和驱动装置之间生成足够的摩擦来完全地推进扶手的需求最小化。另外，最低限度的滑动能够确保扶手10和自动扶梯的台阶能够以相同的速度行进。
需要注意的是，优选地，驱动轮54设有橡胶的轮面或者其他具有合适的硬度和耐磨性的弹性体来提高驱动轮和扶手之间的摩擦系数并减少滑动。
图8通过例子示出了扶手10围绕驱动轮54转过了一个很大的角度来延伸。然而，本发明的一个优点在于可以将其使用在缠绕角度非常小的位置或者在线性驱动装置中，利用一个或者多个驱动辊和相应的压力或者是定位辊，由于只要求保持扶手相对于驱动轮的位置而不用将扶手压在驱动装置上来产生摩擦，能够大大降低或者消除在扶手上的压力。
或者，如图9所表示的，驱动装置20可以包括驱动轮54，惰轮64和环形皮带66。当遭受巨大的冲击载荷和/或支撑载荷时，自动扶梯或者移动走道可能会使用一对驱动轮。驱动轮54和惰轮64上设有与内部驱动表面68相对应的啮合面，该啮合面可以是前面提到过的多个嵌齿56和凹槽58，或者是其他啮合面，例如一个多V形的构造。皮带66被围绕安装在轮54和64上并且被驱动轮54驱动。环形皮带66具有驱动表面68和用来驱动扶手10的工作表面70。驱动表面68可以是能够被驱动轮54和惰轮64啮合的任何构造。工作表面70具有许多啮合齿72和啮合凹槽74以适于由成形在扶手10上的齿34容纳。
皮带在扶手10旁被旋转驱动，使得在皮带66的工作表面上的啮合凹槽74啮合地容纳扶手10上的齿34。齿34和啮合凹槽74之间的啮合使扶手10由于驱动轮54的转动速度而行进。
使用扶手与皮带平行的结构是有益的，因为这样增大了在驱动装置20和扶手10之间的接触面积，从而能够最大化的传递驱动力。而且，增大皮带66和扶手10之间的接触面积将自动扶梯系统的老化和磨损降到最低。
如图9所示，当扶手10与驱动装置20啮合的时候可以用一个或者多个从动辊76将其支撑，或者从动辊可以包含一个支撑在辊上的从动皮带。从动辊76与扶手10的上面部分78(被反转表示的)接触并且引导在驱动轮54和从动辊76之间的扶手10。与常规的线性驱动系统不同，当齿34被啮合容纳在驱动装置20内，从动辊76大大地支撑扶手10的上面部分78，只需要很小的压力或者不需要压力。
作为替代的，对于线性驱动机构，可以使用许多对带齿的驱动轮和从动辊。
当污垢和碎屑被带到扶手的表面的时候，常规线性驱动系统的驱动辊和压辊所施加的巨大压力会导致扶手损坏。在许多情况下，使用过大的垂直压力会导致扶手沿着纵轴翘曲或者弯曲。使用依据本发明所制造的直接驱动的系统减小了用来推进扶手10所需要的驱动力，并且能够将扶手10本体所受到的摩擦损坏降到最低。
使用更耐用的橡胶或者热塑性材料来制造齿34和层22和24，能够提高扶手10的总体寿命。优选的，齿34和内层22是用相同特性的橡胶或热塑性材料整体加工成形的。在有些自动扶梯系统和移动走道的应用中，扶手的内层22和外层24会有不同的特性或硬度。内层22由更硬的和总体更具刚性的材料形成，所以齿34不会磨损。相反地，外层24使用比内层22更软等级的橡胶或者热塑性材料形成。下表给出了层22和层24性能的一种可行的搭配表1
用更硬的以及总体更具刚性的材料来制造内层22利于保持扶手10的唇缘部分14和16的尺寸，包括唇缘部分14和16的竖直端面26和28之间的间距。另外，刚性材料改善了从驱动装置20到齿34之间的驱动力的传递。
需要知道的是，不同的扶手截面都可以与本发明结合在一起使用，例如，像在美国专利No.5,255,772中所定义的包含许多织物层和橡胶的扶手本体。作为替代的，扶手可由一个橡胶层或者热塑性材料层独立加工而成，而不是采用层压的结构。制造齿所用的材料可以包含纤维增强材料。
此外，尽管所示的齿34是由平面以相对较小的角度相交而限定的，可以认为齿34的整体形状可以更圆一点来防止锐角和可能的应力集中。
本发明中所述的扶手优选地使用挤压的方式生产。在挤压之后，扶手本体通常仍然是比较软的，可以进行定尺和冷却处理。在这个处理过程中，扶手的驱动部分的齿可被加工成形。最初被挤压出的扶手的形状和尺寸应该相应地被选择以适应为形成驱动部分的齿所需要更换的材料。更具体而言，该形状必须与不同的实施方案相应，其中齿从扶手的底部表面伸出并且凹槽在扶手的底部表面加工成形，以便限定其他情况下的与底部表面齐平的齿。
如果滑动织物布置成驱动部分两侧的带子而不是覆盖在齿本身之上时，齿的加工相对简单。在滑动织物需要延伸到齿上时，就需要确保在滑动织物上由足够的松弛或者松动间隙来形成所需要的齿的形状，或者像所提到那样将滑动织物切断。例如，利用激光束来切割人造滑动织物可以在精确切割的同时将织物的边缘进行热封。
除了在扶手的内侧使用一种织物作为低摩擦的滑动材料外，也可以使用低摩擦的聚合物。
尽管在此所示和描述的内容组成了本发明的优选实施方案，应该明确的是对这种实施方案做出的各种修改和改进都不偏离本发明，本发明的范围如上所限定。
权利要求
1.一种用于自动扶梯或者移动走道的移动扶手，该扶手包括一个由沿着扶手的长度间隔分布的多个齿构成的细长驱动部分，与驱动机构的齿进行驱动啮合。
2.如权利要求1所述的扶手，其特征在于，扶手具有一个用固体材料以及埋置在固体材料中的拉伸抑制物制成的扶手本体，固体材料具有足够的弹性来满足扶手在使用中所需要的弯曲，其中所述齿成形在扶手本体中。
3.如权利要求2所述的扶手，其特征在于，扶手本体所使用的固体材料包括热固性材料和热塑性材料中的一种。
4.如权利要求3所述的扶手，其特征在于，扶手具有一个T型槽；其中，多个齿设置在扶手的底部表面上，部分地限定了该T形槽。
5.如权利要求4所述的扶手，其特征在于，齿是从扶手的底部表面突出的。
6.如权利要求4所述的扶手，其特征在于，在所述槽的底部表面包含多个与扶手底部表面上的齿交替的凹槽，齿与扶手的底部表面平行或者向回凹陷。
7.如权利要求4，5或者6中的任一项所述的扶手，其特征在于，在驱动部分的至少接触区域内包含一种硬质的热塑性材料。
8.如权利要求4，5或者6中的任一项所述的扶手，其特征在于，扶手的驱动部分的至少接触区域包含一种具有纤维增强材料的热塑性材料。
9.如权利要求4所述的扶手，其特征在于，包括一种至少部分地衬套着T型槽的滑动织物。
10.如权利要求9所述的扶手，其特征在于，所述滑动织物延伸覆盖到驱动部分和驱动部分的齿上。
11.如权利要求9所述的扶手，其特征在于，所述滑动织物被布置成驱动部分两侧的至少两条带子，由此该滑动织物没有覆盖到驱动部分的齿上。
12.一种如权利要求1所述的扶手和扶手驱动机构的联合体，所述扶手驱动机构包括至少一个齿形的驱动部件，齿形的驱动部件被设置为以最小的啮合力与扶手的驱动部分啮合。
13.如权利要求12所述的联合体，其特征在于，所述驱动机构包括至少一个齿形轮来与所述驱动部分的齿啮合。
14.如权利要求12所述的联合体，其特征在于，所述驱动机构包括一个环形皮带，该环形皮带包括沿着扶手长度与扶手驱动部分的齿相啮合的齿。
15.一种用于扶手的线性驱动机构，包括带有间隔分布的齿的驱动部分，驱动机构包含至少一个驱动轮和至少一个从动辊，该驱动轮带有与驱动部分的齿相啮合的齿，该从动辊将扶手压到驱动轮上。
16.如权利要求15所述的线性驱动机构，其特征在于，包括多对驱动轮和从动辊，每一个驱动轮都具有与扶手驱动部分上的齿相啮合的齿。
17.一种用于扶手的线性驱动机构，包括一个带有间隔分布的齿的驱动部分，该线性驱动机构包含一个带有与所述扶手的驱动部分上的齿相啮合的齿的环形驱动带，以及至少两个轮，该轮安装并且驱动所述环形驱动带，且使环形驱动带的直线部分与扶手的驱动部分相啮合。
18.如权利要求17所述的线性驱动机构，其特征在于，所述的至少两个轮包括一个驱动轮和一个惰轮，设置有多个从动辊和一条从动皮带，以维持所述环形驱动带与扶手驱动部分的啮合。
全文摘要
本发明提供了一种改进的用在自动扶梯和移动走道的扶手构造，可以使扶手在直接的驱动力作用下前进，从而减小了在扶手结构上的压力，并且提高了自动扶梯扶手系统的耐久性。该扶手包括用于啮合一个驱动机构的齿，该齿优选地成形在扶手的本体内。
文档编号B66B23/22GK1910107SQ200580002560
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月14日 优先权日2004年1月16日
发明者S·A·康瑟 申请人:升降机扶手公司(巴巴多斯岛)有限公司