本发明涉及一种基于无级绳的基于无级绳的升 降系统， 此外本发 明还涉及具有这种升降系统的电梯和卷扬机。 背景技术

现有技术中已知的电梯通常通过一个大的天轮 将电梯轿厢和配 重分别挂置在该天轮的两侧， 由此通过定滑轮原理使电梯升降。 然后 由于这种布置， 连接电梯轿厢与配重的多条绳索或皮带仅仅能 包绕天 轮半周， 由此附着力较低。 另外， 由于天轮通过电机驱动， 由此还需 在天轮和电机之间设置复杂的减速机构。由此 电梯的成本高、能耗大。

此外， 现有技术中已知的卷扬机通常通过缠绕 3至 5层钢丝的卷 筒收放钢丝来提起或放下重物。但是在卷筒和 用于提供动力的电机之 间通常需要减速机构。 此外， 由于钢丝层层缠绕在卷筒上， 位于上层 的钢丝可能在抬起重物过重时陷入到下层钢丝 中， 由此出现 "啃丝" 的情况， 从而导致收放钢丝受阻。 发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷， 本发明首先提出一种基于无级 绳的升降系统。

依据本发明的升降系统包括： 无级绳、 两排平行布置的一排第一 导向辊和一排第二导向辊以及卷筒设备， 其中该卷筒设备包括： 能够 绕着第一转动轴线转动的第一卷筒装置； 能够绕着第二转动轴线转动 的第二卷筒装置， 所述第二转动轴线平行于所述第一转动轴线； 第一 卷筒装置与第二卷筒装置以相同转速朝同一方 向转动， 所述导向辊的 轴线垂直于所述第一转动轴线， 且所述导向辊位于第一卷筒装置与第 二卷筒装置之间， 其中， 所述第一卷筒装置包括同轴布置的一体形成 的第一大卷筒和第一小卷筒， 其中所述第一大卷筒的直径大于所述第 一小卷筒的直径； 以及所述第二卷筒装置包括同轴布置的一体形 成的 第二大卷筒和第二小卷筒， 其中所述第二大卷筒的直径大于所述第二 小卷筒的直径， 其中在所述第一卷筒装置和第二卷筒装置的外 周面上 分别设有多条环绕的用于以嵌入的方式容纳无 级绳的导向槽。 所述第 一卷筒装置和所述第二卷筒装置的彼此相背离 的一侧为外侧， 所述无 级绳以左旋或右旋的缠绕方式分别绕过所述第 一卷筒装置的外侧、 以

S形绕过第一导向辊和第二导向辊、 所述第二卷筒装置的外侧， 其中 无级绳的嵌入到第一卷筒装置中的各卷绕段总 是在通过导向辊的作 用后进入到在第二卷筒装置中的沿平行于第一 转动轴线的第一方向 错开的导向槽中， 其中， 无级绳的从第二大卷筒过渡到第二小卷筒或 者从第一大卷筒过渡到第一小卷筒的过渡卷绕 段用于装配需升降的 物品。

传统的卷筒式升降系统简单地将卷筒作为存放 绳线或钢丝线的 装置， 同时卷筒也是绳或钢丝线的升降作用装置。 但是由于卷筒本身 长度、 粗度有限， 因此能存方的绳的长度有限。 而且由于绳在重物拉 扯下会啃嵌到下层绳中， 造成绳无法放出， 由此影响升降功能。

依据本发明的这种基于无级绳的升降系统本身 不存放绳或钢丝， 而是作为绳或钢丝线的收放机构， 在其上仅卷绕一定圈数的绳， 以确 保足够的附着力以使绳能够提起物体。 但是由于其本身不存放绳， 而 是将绳储存在自由卷绕段上， 因此所储存的绳量不受卷筒尺寸和重物 质量的限制， 可以储存任意量的绳， 由此， 可以提供足够高的升降距 离。 这大大地解决了原有的卷筒式升降系统的局限 性。

根据一种优选的实施方式， 所述导向槽的走向与第一转动轴线和 /或第二转动轴线垂直。

根据一种优选的实施方式， 在第一卷筒装置上的各条导向槽与在 第二卷筒装置上的各条导向槽分别沿径向对齐 。

根据一种优选的实施方式， 所述第一大卷筒与第二大卷筒直径相 同， 以及第一小卷筒与第二小卷筒直径相同。 根据一种优选的实施方式， 所述第一卷筒装置与第一齿轮一体形 成， 所述第二卷筒装置与第二齿轮一体形成， 输出轴与电动机连接， 输出齿轮与所述输出轴一体形成， 其中所述输出齿轮同时与第一齿轮 以及第二齿轮啮合， 并且所述第一齿轮与第二齿轮具有相同的齿数 ， 且该齿数大于输出齿轮的齿数。

在上述各实施方式的升降系统的基础上， 本发明提出一种电梯， 包括： 电梯轿厢； 配重； 以及上述各种实施方式中的任意一项所述的 升降系统， 其中， 所述电梯轿厢设置在所述过渡卷绕段上， 以及在无 级绳的进入卷筒设备的入口端和离开卷筒设备 的出口端之间的自由 卷绕段之间设置配重。

根据一种优选的实施方式， 所述电梯轿厢通过滑轮组布置在所述 过渡卷绕段上。

更为优选的是， 所述滑轮组由同轴布置成上下两排的多个滑轮 组 成， 并且所述无级绳依次卷绕在各个滑轮外侧。

才艮据一种优选的实施方式， 在所述电梯轿厢和配重之间连接有安 装绳。

由于依据本发明的电梯使用了基于无级绳的升 降系统， 因此由于 升降系统本身的减速作用省去了安装在电机输 出轴后的减速机构。 同 时， 由于使用了第一卷筒装置和第二卷筒装置， 绳索得以多次缠绕， 高了安全性并且可以增大电梯的额定载重。

在上述各实施方式的升降系统的基础上， 本发明提出一种卷扬 机， 包括： 挂钩装置， 用于挂起物体； 容绳器， 所述容绳器用于储存 和提供无级绳； 以及根据上述各种实施方式中的任意一项所述 的升降 系统， 其中， 所述挂钩装置设置在所述过渡卷绕段上， 以及在无级绳 的进入卷筒设备的入口端和离开卷筒设备的出 口端之间的自由卷绕 段之间设置容绳器， 所述自由卷绕段被容纳在所述容绳器中。

根据一种优选的实施方式， 所述挂钩装置通过滑轮组布置在所述 过渡卷绕段上。 更为优选的是， 所述滑轮组由同轴布置成上下两排的多个滑轮 组 成， 并且所述无级绳依次卷绕在各个滑轮外侧。

根据一种优选的实施方式， 所述容绳器包括滑轮组。

由于依据本发明的卷扬机使用了基于无级绳的 升降系统， 因此由 于升降系统本身的减速作用省去了安装在电机 输出轴后的减速机构。 而且， 由此无需将绳索容置在大小卷筒上， 而是将绳索容纳在容绳器 中， 这样大、 小卷筒的尺寸不会对所能容纳地绳索的长度造 成限制， 可以根据使用条件任意地选择绳索的长度， 并将其容纳在容绳器中。 而在卷筒设备上的绳索长度总是一定的， 由设置的导向槽的数量和间 距决定。由此，可以通过依据本发明的卷扬机 将物体抬升到任意高度， 而不受绳索的限制。 附图说明

图 1 以俯视图示出了依据本发明的升降系统，

图 2 以侧视图示出了依据本发明的电梯，

图 3 以另一视角示出了用于电梯和卷扬机的滑轮组

图 4 以侧视图示出了依据本发明的卷扬机。 具体实施方式

图 1示例性地以俯视图示出了依据本发明的升降� �统 200。 该升 降系统 200包括能够绕第一转动轴线 _Xl 旋转的第一卷筒装置 1和能够 绕第二转动轴线 旋转的第二卷筒装置 2，其中第一转动轴线 _Xl 与第 二转动轴线 x ₂ 平行布置。 在此， 限定第一转动轴线 _Xl 和第二转动轴 线 x ₂ 的延伸方向为轴向。

在图中可以看到， 第一卷筒装置 1包含两部分， 即： 第一大卷筒

11和第一小卷筒 12， 其中第一大卷筒 11的直径大于第一小卷筒 12。 该第一大卷筒 1 1和第一小卷筒 12同轴串联布置， 并且一体形成。

需要指出的是， 在本发明中， "一体形成" 既包括两个以上结构 是同一单个零部件上的不同部分形成一体的情 况， 也包括两个以上结 构单独形成后安装在一起， 并在工作过程中如同单个零部件那样的情 况。 例如两个以上部件可以是在加工时一体成型的 ， 或者作为单独的 部件通过法兰和 /或紧固装置相互固接在一起的。

与第一卷筒装置 1类似地， 第二卷筒装置 2也包含两部分， 即： 第二大卷筒 21和第二小卷筒 22，其中第二大卷筒 21的直径大于第二 小卷筒 22。该第二大卷筒 21和第二小卷筒 22同轴串联布置， 并且一 体形成。

在本实施例中， 第一卷筒装置 1与第二卷筒装置 2被优选地构造 为完全相同。 即第一大卷筒 11与第二大卷筒 21的长度和直径相同， 以及第一小卷筒 12与第二小卷筒 22的长度和直径相同。

为了使第一卷筒装置 1与第二卷筒装置 2能够以相同的转速朝同 一方向转动， 在本实施例中提供了一种传动机构 300。 该传动机构包 括与第一卷筒装置 1一体形成的第一齿轮 110、 与第二卷筒装置 2— 体形成的第二齿轮 120以及与这两个齿轮同时啮合的输出齿轮 140。 该输出齿轮 140与电动机 100的输出轴 130—体形成。 为了保证第一 卷筒装置 1与第二卷筒装置 2以相同的转速朝同一方向转动， 将第一 齿轮 110与第二齿轮 120设计成具有相同的齿数， 并且为了实现降速 的作用，使第一齿轮 1 10与第二齿轮 120的齿数大于输出齿轮 140的 齿数，具体降速比可根据使用情况具体确定。 由此， 形成第一次减速。

在图 1中还可以看到第一卷筒装置 1和第二卷筒装置 2在两端通 过轴颈支承在滚动轴承上。

依据本发明， 在第一卷筒装置 1和第二卷筒装置 2的外周面上形 成多条沿径向延伸的导向槽。 在本实施例中， 示例性地示出了第一大 卷筒 11上的导向槽 11 1、 112、 113、 114、 115、 116; 第一'】、卷筒 12 上的导向槽 121、 122、 123、 124、 125、 126; 第二大卷筒 21上的导 向槽 21 1、 212、 213、 214、 215、 216以及第二小卷筒 22上的导向槽 221、 222、 223、 224、 225、 226。 在此， 这些导向槽的数量和宽度以 及沉入卷筒装置外周面的深度并非是限定的， 本领域技术人员可以根 据实际的工作条件对其进行改变。 在图 1中所示的实施例中， 在第一卷筒装置 1和第二卷筒装置 2 上的各条导向槽沿着径向——对齐。 但这也仅是示例性的， 也可以是 第二卷筒装置 2上的导向槽也可以与第一卷筒装置 1上的导向槽错开 布置。

在平行布置的第一卷筒装置 1和第二卷筒装置 2之间布置有两排 导向辊。在此这两排导向辊均沿着平行于第一 卷筒装置 1的转动轴线 xl的方向布置，并且由多个第一导向辊排成的� ��一导向辊排 c与由多 个第二导向辊排成的第二导向辊排 d平行。 在图 1中示例性地示出了 12个第一导向辊以及 12个第二导向辊。 其中每一对第一导向辊与第 二导向辊都大致位于两条相邻的导向槽之间。

在此， 以图 1示出的实施例为例， 说明无级绳 400在该升降系统 200上的布置。

为了描述方便， 第一卷筒装置 1和第二卷筒装置 2的彼此相背离 的一侧为外侧。 图 1 中， 以箭头 W _u 、 W ₁₂ 、 W ₂₁ 、 W ₂₂ 分别标出了第 一大卷筒 11、第二大卷筒 12、第二大卷筒 21、第二小卷筒 22的外侧。 此外， 在图中沿着第一转动轴线 XI或者第二转动轴向 x ₂ 在图中向右 指向的方向设为 "P" (即下文的 "第一方向" ） 。

"无级绳" 指的是连续的绳， 绳中没有断开的地方， 或者说没有 端头。 本领域技术人员应该明白， 无级绳没有端头仅仅是在无级绳处 于工作状态下而言。在本发明中，无级绳在完 成卷绕之前是有端头的， 而且可以分成若干段。 在完成卷绕后， 无级绳（或者各段无级绳） 的 端头结合在一起， 从而形成无端头、 无断点的无级绳。 无级绳可以才艮 据应用场合选择使用任何合适的材料， 例如钢丝绳。 由于无级绳无端 头的特点， 因此， 在本申请中， 所有谈及卷绕次序的地方都是为了说 明的目的， 对于无级绳的整体卷绕方式不构成任何限制。

现在， 结合在图 1中示出的实施例， 对无级绳的卷绕方式进行描 述。

现将无级绳 400进入到卷筒装置的一段表示为 Bl。 无级绳 400 可以从第一大卷筒 11进入，也可以从第二大卷筒 21进入。无级绳 400 可以从第二小卷筒 12离开， 也可以从第二小卷筒 22离开。 其中， 无 级绳 400的所谓 "进入" 和 "离开" 只是为了表示方便而采用的， 实 际上并无差别， 是可以完全互换的。

在图 1 中， 无级绳 400从第一大卷筒 1 1进入， 在该第一大卷筒 11 的外侧卷绕嵌入到导向槽 11 1 中， 并沿着导向槽 11 1 出来以 S形 绕过第一导向辊 cl的左侧以及第二导向辊 dl的右侧进入到第二大卷 筒 21上的导向槽 212中。 可以看到该第二大卷筒 21上的导向槽 212 相对于导向槽 1 11沿着第一方向 P向右侧偏移或者说错开。

无级绳 400又沿着导向槽 212绕过第二大卷筒 21的外侧从底部 (图中不可见） 直接进入到第一大卷筒 11 的下一导向槽 1 12中， 并 从外侧沿着该导向槽 112绕到第一大卷筒 11 的顶部， 然后又通过下 一组第一导向辊 c2、d2被引入第二大卷筒 21中的下一导向槽 223中， 其中导向槽 223又相对于导向槽 1 12沿着第一方向 P向右侧偏移或者 说错开。 由此类推， 通过导向槽和导向辊的共同作用， 无级绳总是能 够在进入下一卷筒装置时沿着第一方向偏移， 这样确保了无级绳的卷 绕路径。 总体上看， 无级绳 400在导向辊和导向槽的作用下朝着第一 方向 P逐渐推移地在外侧卷绕在卷筒设备整体上。

如图 1所述， 当无级绳 400从第二大卷筒 21 出来进入到直径更 小的第二小卷筒 22中时， 流出一段过渡卷绕段 A1-A2 , 作为设置需 升降的物体的区段。 应当理解的是， 无级绳 400也可以从第一大卷筒 11 出来进入到直径更小的第一小卷筒 12中， 并在此处流出所述过渡 卷绕段 A-A2用于设置需升降的物体。

无级绳 400在进入第二小卷筒 22 中后， 也与之前的卷绕方式相 同， 从外侧进行卷绕， 即， 在此先在第二小卷筒 22 的底部直接拉入 到第一小卷筒 12上的导向槽 121中， 随后从外侧绕过第一小卷筒 12 从导向槽 121从出来， 以 S形绕过第一导向辊 c7的左侧和第二导向 辊 d7的右侧进入到第二小滚筒 21的沿第一方向 P错开的下一导向槽 222中。 这种卷绕方式与在第一大卷筒 11和第二大卷筒 21上的卷绕 方式完全相同。 由此， 无级绳 400最终从第一小卷筒 12的最后一个 导向槽 126中伸出。 在伸出端 B2与进入端 B 1形成一体或者说结合 在一起。 可以想到的是 B 1与 B2之间的自由卷绕端 B1-B2的长度决 定了升降的高度。 由此可以根据实际情况规定 B 1-B2的长度。

下面对升降系统 200的工作原理进行阐述。 当电机 100运行时， 带动输出轴 130转动。 此时输出轴 130以及与输出轴一体形成的输出 齿轮 140的转速与电机 100的转速一致。 由于第一齿轮 1 10和第二齿 轮 120的齿数相同，且都大于输出齿轮 140的齿数，所以第一齿轮 1 10 与第二齿轮 120以相同的转速朝同一方向转动， 而且该转速低于电机 100的转速。适当地选择第一齿轮 1 10和第二齿轮 120与输出齿轮 140 齿数比， 以实现适宜的降速。

第一齿轮 1 10与第一卷筒装置 1一体形成， 第二齿轮 120与第二 卷筒装置 2—体形成， 由此第一卷筒装置 1和第二卷筒装置 2以相同 的转速朝同一方向转动。在本实施例中， 第一大卷筒 1 1的直径为 r _u ， 第二大卷筒的直接为 r ₂₁ ， 第一小卷筒的直径为 r ₁₂ ， 第二小卷筒的直 径为 r ₂₂ ， 其中： Γι ι=Γι ₂ =Γι , 并且 r ₂₁ =r ₂₂ =r ₂ 。 如图， 当第一卷筒装置 1 和第二卷筒装置 2都沿着箭头 的方向转动时，无级绳 400从 B 1端 被卷入到第一大卷筒 11和第二大卷筒 21中， 并从 A1端放出； 同时 A2端进入第一' J、卷筒 21和第二小卷筒 22中， 并从第一' J、卷筒的 B2 端放出。 由于 _ri >r ₂ ， 在大卷筒区段与小卷筒区段转速相同时， A1端 的下降长度大于 A2端上升的长度， 此时被设置在过渡区段 A1-A2上 的物体被往下降。 反之， 当第一卷筒装置 1和第二卷筒装置 2都沿着 箭头 R ₂ 的方向转动时，则 A1端的上升的长度大于 A2端上升的长度， 此时被设置在过渡区段 A1-A2上的物体被往上拉。在此可以求出， 重 物上升或下降的线速度与无级绳 400被卷绕的线速度（即进入或离开 升降系统的速度）之间的比值为： 。 也就是说， 通过该基于无级

r「 ^r 2

绳的升降系统， 实现了数值为 ^的减速比。 图 2以侧视图示出了依据本发明的电梯。 该电梯包括图 1中所示 的升降系统 200。 由于可见性的原因， 在此只能看到升降系统 200中 的第二卷筒装置 2，第一卷筒装置 1被遮挡。在此省去对升降系统 200 的重复描述。

图 2 中， 在升降系统 200的过渡卷绕段 A1-A2上悬挂电梯轿厢 500。 该电梯轿厢 500通过滑轮组 600被悬挂。 其中该滑轮组 600包 括上下布置的两排滑轮 610和 612。图 3中示例性地示出了滑轮组 600 的构造。 在该实施例中， 第一排滑轮 610包括三个同轴布置的滑轮， 第二排滑轮 620也包括三个同轴布置的滑轮。 无级绳 400的过渡卷绕 段 A1-A2依次卷绕在这两排滑轮上。 当然， 可以想到的是， 滑轮的数 量和大小以及排列方式是不限定的， 技术人员可以根据具体地电梯额 定载重选择滑轮的数量和直径， 以在成本最优化的条件下为电梯轿厢 提供足够的稳定性和安全性。

在图 2中还示出了电梯的配置 700。 与现有技术中已知的电梯类 似， 依据本发明的电梯也需要配重。 该配置 700被设置在无级绳 400 的自由卷绕段 B 1-B2之间。 由于无级绳 400具有所谓的 "没有端头" 的特点， 因此当电梯轿厢在升降系统 200的作用下下降时， 配置 700 被向上拉动与电梯轿厢下降的距离相同的距离 。 当电梯轿厢在升降系 统 200的作用下上升时，配置 700则向下运动一段相同的距离。由此， 优选地根据楼层高度选择无级绳 400的总长度， 以满足使用需求。

此外， 虽然由于使用了基于无级绳的升降系统 200， 使得拉动电 梯轿厢 500的绳索在卷筒设备上多次缠绕从而增大了附 着力， 提高了 安全性，但是还可以在电梯轿厢 500与配置 700之间设置一条安全绳 800, 用于进一步确保当无级绳断裂时的安全性。

图 4以侧视图示出了依据本发明的电梯。 该电梯包括图 1中所示 的升降系统 200。 由于可见性的原因， 在此只能看到升降系统 200中 的第二卷筒装置 2，第一卷筒装置 1被遮挡。在此省去对升降系统 200 的重复描述。

图 4中， 在升降系统 200的过渡卷绕段 A1-A2上悬挂挂钩装置 510，， 用于挂起物体 500，。 该挂钩装置通过滑轮组 600，被悬挂。 其中 该滑轮组 600，括上下布置的两排滑轮 610，和 612，。 滑轮组 600，的结 构与图 3中示例性地示出的滑轮组 600的构造相同。 在此不再赘述。 当然， 可以想到的是， 滑轮的数量和大小以及排列方式是不限定的， 技术人员可以根据具体地电梯额定载重选择滑 轮的数量和直径， 以在 成本最优化的条件下为电梯轿厢提供足够的稳 定性和安全性。

此外， 在图 4中还示意性地示出了容绳器 900。 该容绳器 900可 以是现有技术中已知的用于收放绳的装置， 用于在放下物体 500，时， 放出足够长的无级绳 400， 使其经由升降系统 200中的卷筒设备的卷 绕到达过渡卷绕段 A1-A2用于下降， 并且相反地， 在提升物体时， 将 多余的绳储存在其中。 例如， 虽然没有具体示出， 该容绳器 900也可 以是滑轮组或者卷筒等。

通过该卷扬机中的基于无级绳的升降系统， 无需将绳索容置在大 小卷筒上， 而是将绳索容纳在容绳器 900中， 这样大、 小卷筒的尺寸 不会对所能容纳地绳索的长度造成限制， 可以根据使用条件任意地选 择绳索的长度， 并将其容纳在容绳器 900中。 而在卷筒设备上的绳索 长度总是一定的， 由设置的导向槽的数量和间距决定。 由此， 可以通 过依据本发明的卷扬机将物体 500，抬升到任意高度， 而不受绳索的限 制。

此外， 由于使用了基于无级绳的升降系统 200， 无论是在电梯还 是在卷扬机中都可以省去复杂的减速机构。 因为， 首先， 在升级系统 200中电机 100通过第一齿轮 1 10、 第二齿轮 120以及输出齿轮 140 进行输出， 这个齿轮传动机构形成第一次减速。 升降系统 200的卷筒 设备通过大、 小卷筒的构造使得挂置在过渡卷绕段 A-A2 上的物体 500、 500，的升降速度远低于无级绳在卷筒设备上的 运行速度， 由此 形成第二次减速。 最后， 由于在电梯或者卷扬机中还通过滑轮组悬挂 物体， 由此滑轮组形成第三次减速。 这样， 就省去了在现有的电梯和 卷扬机中设置在电机输出端上的价格昂贵的减 速机构， 有效地节约了 成本， 节省了安装空间。

本发明的保护范围仅由权利要求限定。 得益于本发明的教导， 本 领域技术人员在不超出本发明保护范围的情况 下可以根据具体情况 对本发明做出各种变型、 修改或者替换， 这些变型、 修改或者替换落 入本发明的保护范围。