用于电梯的以电磁的方式打开的弹簧压力制动器的摩擦衬片

摘要

本发明涉及一种用于电梯的以电磁的方式打开的弹簧压力制动器的摩擦衬片，其中，摩擦衬片沿平行于中轴线的方向包括两个不同硬度的、彼此材料锁合地连接的层，即包括面向摩擦衬片载体的低硬度摩擦衬片层和面向配对摩擦面的高硬度摩擦衬片层。为了在制动时减轻摩擦衬片的热负荷并因此为了实现相对于金属的和陶瓷的配对摩擦面尽可能小的扭曲和磨损值，根据本发明提出，摩擦衬片在低硬度摩擦衬片层的区域中和/或在高硬度摩擦衬片层的区域中具有多个空隙或者缝隙，所述空隙或者缝隙从摩擦衬片的内直径延伸至摩擦衬片的外直径且在周向上分布以及径向地延伸，所述空隙或者缝隙完全或者部分地延伸到双层的摩擦衬片的深度中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于应用在电梯的所谓的保持制动器中的新型摩 擦衬片。

背景技术

现代的电梯设备通常装备有可调节的驱动装置，所述驱动装置在 正常运行下仅通过驱动电机实现所述设备的所有运动特征包括加速和 制动过程。在此，现有的制动器在正常运行中仅承担吊舱静止状态下 纯粹的保持功能，并且在此不做摩擦功。仅仅在电力故障、发生不受 控制的运动或者意外运动时的紧急情况下，所述制动器必须也能够实 施电梯的动态制动，其中，必须控制系统的所有运动能量。

在技术发展的过程中，在电梯中呈现出整个系统（驱动单元包括 制动器）倾向于更加紧凑的结构大小的趋势，而且同时要求制动转矩 增加。

原则上，在制动器结构尺寸变小情况下的高的静态制动转矩可以 仅仅通过高的操作力来实现并且实现摩擦衬片与配对摩擦面之间的接 触面上由此引起的高的表面压力，这在技术上可以通过由树脂基的硬 摩擦衬片和金属或陶瓷配对摩擦面的组合来实现。

应用树脂基的所述硬摩擦衬片的缺点是，其弹性和变形能力均不 够。在具有高摩擦功的制动过程中，其在配备有摩擦衬片的制动转子 中会导致表面温度导入并因此导致转子发生扭曲，所述扭曲不能通过 硬摩擦衬片的不够的弹性来补偿。此外，配对摩擦面在大多数情况下 具有由制造引起的形状偏差。扭曲附加于这种形状偏差，所述扭曲由 于制动过程中的表面温度导入和在此产生的温度梯度而出现在配对摩 擦面内部（摩擦面热，背侧冷）。配对摩擦面区域中的这种形状偏差和 扭曲也可能由于硬摩擦衬片基于其弹性不够而不能得到补偿。

由于转子和配对摩擦面区域中的所述形状偏差和扭曲，最后导致 局部表面压力过高并且其结果导致局部的温度尖峰，并且导致使摩擦 衬片使用寿命降低的高磨损。

因此，用于提高特别是在电梯的保持制动器中摩擦衬片的使用寿 命和功能性的一个重要因素是，摩擦衬片与配对摩擦面之间均匀的并 且首先在运行中保持不变的表面压力，这同时避免了摩擦衬片上的局 部温度峰值，该局部温度峰值的结果是配对摩擦面的不希望出现的由 温度引起的扭曲以及摩擦衬片或摩擦衬片载体也就是说制动转子整体 上的不希望出现的由温度引起的扭曲。

由现有技术公知例如有轨机动车中用于制动器的摩擦元件，如其 在DE 20 2011 001 991 U1中所公开的那样。在这种情况下描述的是， 在用于盘式制动器的制动衬片载体上通过张紧弹簧弹性地固定有多个 单独的摩擦元件。利用这种布置追求的是如下目标，即，使得单个摩 擦元件以尽可能均匀分布的表面压力与配对摩擦面（在这里是制动盘） 进行接触。

DE 20 2011 001 991 U1的这种前面所描述的现有技术的缺点是， 用于实现期望效果的技术耗费非常高并且所描述的布置在电磁的弹簧 压力制动器中缺少技术适用性，这是因为电磁的弹簧压力制动器必须 以摩擦元件的非常低的操作冲程来工作，因为否则的话用于使制动器 通气的磁力可能不够，特别是在将强有力的压力弹簧用于实现高的保 持力/制动力矩的时候。

在该申请人的DE 28 53 802 A1中描述了一种能够以电磁的方式 通气的弹簧压力制动器，其在上拉或下落以及制动时应该尽可能没有 噪音，同时不会因此要求高的结构耗费。为此目的，在该预先公开文 献以及其他文献中教导了，在盘状摩擦衬片载体（也就是说制动转子） 两侧上硫化有至少1毫米厚的橡胶层，其上分别固定有摩擦衬片，从 而结果是设置有双层制动衬片结构，更确切地说是最后基于降低噪音 的原因。

在DE 28 53 802 A1中存在各单独的层，即摩擦衬片载体、弹性体 层和摩擦衬片形式的各单独的层，它们必须通过粘接或者硫化方法来 彼此连接，其中，特别是弹性体层与摩擦衬片之间的连接由于其不同 的化学特性而在技术上是有问题的并因此是昂贵的。在摩擦衬片与配 对摩擦面之间的摩擦接触时表面压力波动方面，DE 28 53 802 A1相对 于当时的现有技术已经提出了一种改进方案，但这并不是DE 28 53  802 A1的目的并且这由于弹性体层的大约1毫米的小的层厚度从今天 的观点来看并不是最佳的。此外，在DE 28 53 802 A1中所描述的弹性 体层与在那里所应用的有机摩擦衬片相比具有显著不同的温度膨胀系 数，因此在温度改变时在弹性体层与摩擦衬片之间导致不同的热膨胀 并且作为结果导致提高的热应力和由热引起的变形。

此外，摩擦衬片的热膨胀系数本身不同于大多数情况下金属的或 者由纤维复合材料制成的摩擦衬片载体的热膨胀系数。通过这些不同 的热膨胀系数和制动过程中单侧的、到与优选是金属或者陶瓷的配对 摩擦面保持接触的摩擦衬片中的热量导入，使通过弹性体层与摩擦衬 片载体相连的摩擦衬片发生热扭曲或者使所述摩擦衬片本身变形，并 且也导致整个转子和配对摩擦面发生热变形，其不能通过弹性体层的 弹性完全得以补偿。在此，摩擦衬片本身和连接层承受高负荷并且导 致局部表面压力过高。由此又可能增加摩擦衬片的磨损。

在1993年11月9日公开的JP5-296269中描述了一种单层环形摩 擦衬片，在其端面/摩擦面上设置有径向延伸的缝隙，所述缝隙在环形 摩擦衬片的内部或者外部圆周上通入，以便由此实现：在制动器中可 用的气隙狭窄的条件下，导致可用的制动力矩发生波动并且制动器发 生快速磨损的粉末状磨粒也能毫无问题地从制动器中被移走。

发明内容

因此，本发明的目的在于，通过如下方式改善一种用于电梯的以 电磁的方式打开的弹簧压力制动器的摩擦衬片，即，使所述摩擦衬片 能够以尽可能低的技术耗费以过程可靠的方式得以制造，使得在紧急 情况下出现反复的摩擦功情况下仍然尽可能避免每种局部过热（如在 工作制动中），因为这种过热由于彼此配合的不同材料的不同热膨胀系 数会导致包括制动衬片载体和制动衬片的制动转子的不希望出现的 （通常是正弦形状的）的扭曲并且由于单侧热量导入会导致配对摩擦 面发生扭曲，这特别是在如下情况下产生干扰，即制动器的可用结构 空间基于紧凑结构方式的要求尽管在进行控制的制动力矩很高的情况 下仍然应较小，如在以电磁的方式通气的制动器中就是这种情况。

也应该在摩擦衬片中设置一种相对于公知的现有技术的改进方 案，其在同时避免摩擦衬片与配对摩擦面之间局部过热和高磨损的情 况下仍然确保尽可能均匀分布的高的表面压力，所述改进方案能够低 成本地制造并且能够与电磁的弹簧压力制动器共同作用下毫无问题地 在技术上得以应用和制造。

该目的的解决方案通过权利要求1的特征组合得以实现。

为此设置的是，所述摩擦衬片以两个不同硬度的区域或者层来实 施，其中，将整个摩擦衬片施加到载体件上，并且摩擦衬片的面向载 体的侧或者说贴靠在载体上的层具有较低硬度并因此具有提高的弹 性，并且其中，摩擦衬片的远离载体件的或者说与载体件间隔开的并 且充当摩擦面（用于接纳摩擦功）的层具有较高硬度并因此具有降低 的弹性。同时，根据本发明，摩擦衬片在低硬度摩擦衬片层的区域中 和/或在高硬度摩擦衬片层的区域中具有多个空隙或者缝隙，这些空隙 或者缝隙从摩擦衬片的内直径延伸至摩擦衬片的外直径且在周向上分 布以及径向地延伸，所述空隙或者缝隙完全或者部分地延伸到双层的 摩擦衬片的深度中。

为了避免前面所描述的热扭曲或变形并且为了降低机械负荷，根 据本发明也提出的是，两个摩擦衬片层中的一个或者两个摩擦衬片层 都均匀地设有空隙或者缝隙结构，它们部分地或者在摩擦衬片的整个 厚度上贯穿摩擦衬片。由此，可以在实践中的试验系列中观察到的是， 局部过热和提高的磨损的伴随扭曲和变形发生的问题以令人预料不到 的方式得以明显减少。

由两个层即低硬度摩擦衬片层和高硬度摩擦衬片层构造而成的并 且设有合适的空隙或者缝隙结构的摩擦衬片的组合的另一种有益效果 是：在所述摩擦衬片与所述配对摩擦面之间实现的摩擦值的稳定性得 以改善。

此外，具有优点的是，高硬度摩擦衬片层与低硬度摩擦衬片层之 间遵守确定的厚度关系，以便特别有效地实现所期望的有益效果。在 此，在实践中已经显示的是，低硬度摩擦衬片层应该占据摩擦衬片的 整个厚度的至少50%以及最大80%。

此外，对于该目的的解决方案，已经证实具有优点的是，所述低 硬度摩擦衬片具有大约30到大约50肖氏D级（ShoreD）的肖氏硬 度，而所述高硬度摩擦衬片具有至少大约65肖氏D级的硬度。

根据本发明，提供了一种摩擦衬片，其包括低硬度摩擦衬片层和 高硬度摩擦衬片层，其中，所述摩擦衬片通过一个或多个压制和/或滚 压过程来制造，从而形成两个摩擦衬片层之间的材料锁合的连接。

在此，可以设想如下不同的方法：

-对用于两个摩擦衬片层的松散的粉末混合物的组合进行压制或 者滚压；

-对由第一摩擦衬片层的预压坯件和第二摩擦衬片层的松散粉末 混合物组成的组合进行压制或者滚压；

-对由各一个低硬度摩擦衬片层的预压坯件和一个高硬度摩擦衬 片层的预压坯件组成的组合进行压制或者滚压。

此外，可以设想的是，为了实现所述摩擦衬片的确定的材料特性 例如硬度或者耐磨强度，在压制操作之间或之后或者滚压过程之间或 之后实施合适的硬化过程。

根据本发明的、完全或者部分地贯穿至少一个摩擦衬片层的空隙 或者缝隙结构能够在所述压制或滚压过程之一中就已经产生或者在后 续过程中通过非切削或者切削的成型来制成。

对于根据本发明的摩擦衬片的工作原理和制造其他具有优点的细 节由从属权利要求以及对下面所提到的附图的描述得知。

附图说明

在此：

图1示出双回路电梯制动器的剖视图；

图2示出图1中的电梯制动器的制动转子的横截面；

图3示出图2中的制动转子的放大的细节图A；

图4示出制动转子的前视图和俯视图，其中清楚可见第一种可能 的缝隙结构；

图5示出图4中的制动转子的放大的细节图B；

图6示出制动转子的前视图和俯视图，其中清楚可见第二种可能 的缝隙结构；

图7示出图6中的制动转子的放大的细节图C；

图8示出制动转子的前视图和俯视图，其中清楚可见空隙的可能 的结构；

图9示出图6中的制动转子的放大的细节图D；

图10示出电磁的电梯制动器的空间图示，其相对中轴线侧向错 移；

图11示出图10中的电梯制动器的横截面；

图12示出图11中的制动转子的放大的细节图E。

具体实施方式

图1示出用于电梯的电磁弹簧压力制动器FDB的全剖面，转子（1） 应用于所述弹簧压力制动器中，所述转子装备有根据本发明的摩擦衬 片（R）。所示出的弹簧压力制动器（FDB）实施为双回路制动器。也 就是说，在冗余度的意义上，存在两个与电机壳体或者类似物固定连 接的、带有布置在它里面的弹簧元件（3）的线圈载体（2）、两个在所 述弹簧压力制动器（FDB）中可轴向运动的并且相对于弹簧压力制动 器（FDB）的中轴线（A）抗相对转动地支承的电枢盘（4）和两个转 子（1），其中，所述转子通过外部啮合的轮毂（5）与轴（6）抗相对 转动地并且可轴向运动地连接。弹簧压力制动器（FDB）的制动作用 通过如下方式得以实现，即，将布置在线圈载体（2）的弹簧孔（2.1） 中的弹簧元件（3）压向电枢盘（4），并且由此将转子（1）在电枢盘 （4）的配对摩擦面（7）与法兰板（8）的配对摩擦面（7）以及在电 枢盘（4）的配对摩擦面（7）与一个线圈载体（2）的配对摩擦面（7） 之间夹紧。由此，轴（6）通过与它固定连接的轮毂（5）和与所述轮 毂（5）固定连接的转子（1）保持并且被阻止旋转。

为了打开弹簧压力制动器（FDB），将线圈载体（2）的电磁线圈 （2.2）与电源连接，由此在线圈载体（2）与电枢盘（4）之间形成磁 场，所述磁场将两个电枢盘（4）抵着弹簧元件（3）的力牵引至所述 线圈载体（2），并因此取消作用于所述转子（1）的制动作用。由此， 轴（6）可以再次关于中轴线（A）自由转动。

在图2中示出转子（1）的横截面，其带有根据本发明的并且在这 里以圆环的形式构成的摩擦衬片（R），且图3以细节A示出转子（1） 的局部，其中清楚可见其基本结构。相应地，所述转子（1）包括带有 在两侧布置的摩擦衬片（R）的摩擦衬片载体（1.1），所述摩擦衬片载 体（1.1）例如由金属材料或者纤维复合材料形成。所述摩擦衬片（R） 又分别包括低硬度摩擦衬片层（R2）和高硬度摩擦衬片层（R1）。

由所提到的两个层构成的摩擦衬片（R）在一个过程中压制而成， 从而在所述低硬度摩擦衬片层（R2）与所述高硬度摩擦衬片层（R1） 之间形成材料锁合的连接。可以仅仅在摩擦衬片（R）与摩擦衬片载 体（1.1）之间设置粘接部（1.2）。

同样，可以设想如下方法，其中在压制摩擦衬片（R）时将其施 加到所述摩擦衬片载体（1.1）上，其中，在摩擦衬片（R）与摩擦衬 片载体（1.1）之间形成材料锁合的连接。

此外，也可以通过硫化过程形成摩擦衬片（R）与摩擦衬片载体 （1.1）之间的连接。

图4示出根据本发明的构造有新型摩擦衬片（R）的转子（1）的 前视图。其中清楚可见空隙（AS）或者缝隙（S）的结构，所述空隙 （AS）或者缝隙（S）从圆环形的摩擦衬片（R）的内直径出发在径向 上延伸至其外直径。在图4中示例性地示出了8个缝隙（S），这些缝 隙具有彼此之间45度的角距离。

类似于所述的具有缝隙或者空隙之间45度间距的均匀结构，当然 也可以设想的是，均匀地在圆周上分布的、具有不同于45度的间距的 结构或者具有不均匀地在圆周上分布的空隙或者缝隙的结构。

图5中，细节B清楚示出所述缝隙（S）的可能的矩形横截面， 其中，棱边（K）和/或角部（E）可以设有合适的倒圆或者倒棱。在 所示的例子中，所述缝隙（S）的深度从摩擦衬片（R）的表面出来延 伸至低硬度摩擦衬片层（R2）中，其中，也可以设想的是，所述缝隙 （S）的深度仅贯穿所述高硬度摩擦衬片层（R2），或者所述缝隙（S） 的深度到达所述摩擦衬片载体（1.1）。

根据本发明的空隙（AS）或者缝隙（S）在实践中具有多个有益 效果：所述摩擦衬片（R）和所述转子（1）的热变形以及由于一侧的 温度导入结合所述低硬度摩擦衬片层（R2）、所述高硬度摩擦衬片层 （R1）和所述摩擦衬片载体（1.1）的不同热膨胀系数所引起的高机械 负荷通过所述空隙或者缝隙来消除。此外，避免了摩擦衬片（R）与 配对摩擦面（7）基于局部过热而发生可能的粘接。最后，通过所述缝 隙（S）以公知的方式确保将可能产生的磨损材料快速排出。

图6示出构造有新型摩擦衬片（R）的转子（1）的另一前视图， 其中，所述转子和环形的摩擦衬片在外直径上具有八边形形式的多边 形几何形状。其中清楚可见缝隙（S）的结构，所述缝隙（S）从所述 转子（1）的摩擦衬片（R）的内直径出发径向地延伸至所述摩擦衬片 （R）的外直径，其中，所述缝隙（S）在相对于径向方向具有某一调 整角（W）的情况下伸展。在图6中，又示例性地示出8个在圆周上 均匀分布的缝隙（S），这些缝隙具有彼此之间45度的角距离，其中， 在这里也可以设想的是，不同于45度的均匀的角距离或者缝隙（S） 之间具有不同间距的不均匀分布。

在图7中，细节C清楚示出了缝隙（S）的梯形横截面，其中， 在这里棱边（K）和/或角部（E）也可以设有合适的倒圆或者倒棱。 在这里所示的示例中，所述缝隙（S）的深度从摩擦衬片（R）的表面 出发仅仅贯穿高硬度摩擦衬片层（R1）。在这里，也可以实现的是， 所述缝隙（S）的还要更小的深度或者缝隙（S）延伸至摩擦衬片载体 （1.1）。

所述缝隙（S）似乎也可以几乎仅延伸到低硬度摩擦衬片层（R2） 上，并且部分地或者在低硬度摩擦衬片层（R2）的整个厚度上贯穿所 述低硬度摩擦衬片层，其中，所述高硬度摩擦衬片层（R1）可以不具 有缝隙（S）或者仅仅具有很小深度的缝隙。

所述缝隙（S）的其他可能的横截面形状也可以形成三角形、面、 其圆弧外形或者是以不同方式成型的横截面，诸如其在制造技术方面 是最佳的那种。

同样，类似于图4和图6，可以设想缝隙结构或者空隙，其走向 以切线的方式在摩擦衬片（R）的内直径上开始。此外，所述缝隙结 构可以遵循螺旋线、摆线或者与之类似（dazu verwandten）的几何曲 线的走向。

由图8清楚可见构造有根据本发明的新型的摩擦衬片（R）的转 子（1）的另一前视图。在此，示出了所述空隙（AS）的结构，其也 在径向上从转子（1）的摩擦衬片（R）的内直径出发延伸至摩擦衬片 （R）的外直径，其中，所述空隙（AS）在其走向上具有不同的、在 径向上从摩擦衬片（R）的内直径朝向摩擦衬片（R）的外直径增加的 宽度。同样，也可以实现的是，所述空隙（AS）的宽度在其走向上从 内直径朝向外直径减小。在图8中示例性地示出12个在圆周上均匀分 布的空隙（AS），其具有彼此之间30度的角距离，其中，在这里也可 以实现不同于30度的均匀的角距离或者所述空隙（AS）之间具有不 同间距的不均匀分布。

在图9中，细节D最后清楚示出所述空隙（AS）的矩形横截面， 其中，在这里棱边（K）和/或角部（E）可以设有合适的倒圆或者倒 棱，并且其中，针对所述空隙（AS）也可以再次考虑梯形的或者三角 形的横截面，或者那些其外形由圆弧形成的横截面，或者那些在制造 技术方面最佳的横截面。

同样，能够以某一调整角度（W）来布置空隙（AS），所述调整 角度值在0到90度之间变动，或者可以设置所述空隙（AS）的如下 走向，其遵循螺旋线、摆线或者与之类似的几何曲线的走向。

类似于图1，图10示出另一种用于电梯的电磁弹簧压力制动器 FDB的透视图，转子（1）应用于所述弹簧压力制动器中，所述转子 装备有根据本发明的摩擦衬片（R）。在这里所示出的弹簧压力制动器 （FDB）也实施为双回路制动器，其中，仅仅示出两个制动回路中的 一个，其包括线圈载体（2）和电枢盘（4），其中，所述弹簧压力制动 器（FDB）的线圈载体（2）和电枢盘（4）相对于转子（1）的中轴线 （A）侧向错移，并且其中，所述线圈载体（2）与位置固定地布置的 法兰板（8）固定连接。

图11示出图10中的横截面，其中，示出了所述弹簧压力制动器 （FDB）的闭合状态。在此，将可平行于中轴线（A）运动的电枢盘 （4）通过位于线圈载体（2）的弹簧孔（2.1）中的弹簧元件（3）压 向配备有根据本发明的摩擦衬片（R）的并且与轴（6）抗相对转动地 连接的并且轴向可运动的转子（1）。因此，所述转子（1）夹紧在电枢 盘（4）的配对摩擦面（7）与法兰板（8）的配对摩擦面（7）之间并 且由此共同地与所述轴（6）抗相对转动地固定。

由在图12中所示的细节E清楚可见由摩擦衬片载体（1.1）和根 据本发明的摩擦衬片（R）形成的转子（1）的结构，其中，所述转子 （1）夹紧在电枢盘（4）与法兰板（8）之间。在这里，根据本发明的 摩擦衬片（R）也包括两个层即高硬度摩擦衬片层（R1）和低硬度摩 擦衬片层（R2）。

附图标记列表