自動扶梯用梯級及自動扶梯的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種自動扶梯用梯級及自動扶梯，通過選定設(shè)置在自動扶梯梯級的角部的沖擊吸收用夾板的材料及其材料特性，即便乘客跌倒而頭部碰撞到梯級的角部，也能可靠地防止受重傷，并且可防止局部變形，防止其他零件的損傷。在本實用新型的自動扶梯用梯級及自動扶梯中，自動扶梯用梯級在具有沿寬度方向排列有平行的多條凸起的主體部的踏板的主體部的一端結(jié)合有豎板部，在它們結(jié)合的角部的切口部設(shè)置有由楊氏模量為1000MPa以下的范圍的高分子材料形成的沖擊吸收用夾板，該夾板具有以一端部與主體部的凸起的端部吻合的方式平行配置的多個凸起部。此外，凸起的端部與沖擊吸收用夾板的凸起部相吻合的部分構(gòu)成為在凸起部受到橫向的力時，可維持吻合狀態(tài)。
【專利說明】
自動扶梯用梯級及自動扶梯
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型的實施方式涉及一種自動扶梯用梯級及自動扶梯。
【背景技術(shù)】
[0002] 在自動扶梯的使用中，因跌倒而引起的事故時有發(fā)生，尤其是當(dāng)頭部碰撞到梯級 的踏面與豎板面相交叉的角部時，有可能會受重傷。因此，尋求一種即便跌倒而頭部碰撞到 角部，也會吸收碰撞的能量而防止受重傷的安全的自動扶梯。但是，即便防止了跌倒時受重 傷但在平常的使用狀態(tài)下會增加乘客跌倒的風(fēng)險這樣的結(jié)構(gòu)是不可行的。
[0003] 作為防止在身體碰撞到角部的情況下受重傷的手段，提出有一種在對應(yīng)于角部的 踏板部分安裝有軟質(zhì)高分子制夾板帶的自動扶梯的梯級（專利文獻1)。即，在專利文獻1中 揭示有如下內(nèi)容:通過在自動扶梯的對應(yīng)于梯級的角部的踏板部分安裝軟質(zhì)高分子制夾板 帶，即便乘客在梯級上跌倒而身體撞上梯級的角，也因夾板帶由軟質(zhì)高分子制成而能夠減 輕負傷的程度。
[0004] 然而，在上述專利文獻1中，關(guān)于通過使用何種材料、何種硬度的材料來作為夾板 帶的材料能夠防止乘客在跌倒時負傷這方面并無具體的記載。因而，關(guān)于專利文獻1中所記 載的自動扶梯的梯級，難以可靠地防止乘客在跌倒時負傷、尤其是頭部受重傷。
[0005] 如上所述，作為自動扶梯的梯級所要求的課題，即便乘客跌倒而人體中最重要的 頭部碰撞到梯級的角部，也可吸收碰撞的能量而防止受重傷，并且不能是在平常的使用狀 態(tài)下會增加乘客跌倒的風(fēng)險那樣的柔性結(jié)構(gòu)或材料硬度。即，需要是如下這樣的材料硬度： 乘客站在夾板上或者在夾板上走動時，夾板不會因乘客的載荷而壓曲。
[0006] 另一方面，為了防滑等，通常在梯級的上表面形成有多條細窄形狀的凸起，并且在 上述夾板處還以與這些凸起連續(xù)的形狀形成有多條細窄形狀的凸起部。在形成于該夾板的 細窄形狀的凸起部被乘客的高跟鞋的后跟或者傘的頂端扎入而受到橫向的力的情況下，多 條凸起部的一部分會橫向變形。
[0007] 在該多條凸起部的一部分發(fā)生變形的情況下，設(shè)置在自動扶梯的乘降部的被稱作 梳齒部的零件有時會受到損傷。即，在自動扶梯的乘降部，在梯級侵入至乘降部的地板下的 部分設(shè)置有梳齒部，該梳齒部插入至形成于梯級的多條凸起之間并且形成為梳狀。該梳齒 部的梳齒部分在隨著梯級的移動而插入至梯級的凸起之間后，還會插入至與梯級的凸起連 續(xù)的夾板的凸起部之間，去除卡在它們之間的小石子等異物。此時，若夾板的凸起部的一部 分發(fā)生橫向變形，則梳齒部的梳齒狀部分會掛到變形部分，有可能梳齒狀部分受到損傷。
[0008] 作為自動扶梯梯級的現(xiàn)有技術(shù)，有日本專利公開公報實開平4-77582。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] 這樣，必須能可靠地防止乘客因跌倒而受傷，并且，若為了防止受傷而設(shè)置的夾板 部分發(fā)生變形，則有時其他零件受到損傷。
[0010] 本實用新型的實施方式的目的在于，提供一種自動扶梯用梯級及自動扶梯，該自 動扶梯用梯級通過選定設(shè)置在自動扶梯的梯級的角部的沖擊吸收用夾板的材料及其材料 特性，從而即便乘客跌倒而頭部碰撞到梯級的角部，也能可靠地防止受重傷，并且可防止沖 擊吸收用夾板發(fā)生局部變形，從而防止其他零件的損傷。
[0011] 本實用新型的實施方式具有以下所示的技術(shù)方案1至技術(shù)方案6的特征。
[0012] (技術(shù)方案1)
[0013] -種自動扶梯用梯級，其特征在于，包括:踏板，其具有沿寬度方向排列有平行的 多條凸起的主體部;豎板部，其與所述踏板的所述主體部的一端結(jié)合，沿寬度方向排列有多 條凸部，在相鄰的所述凸部之間形成有凹部；以及沖擊吸收用夾板，其設(shè)置在形成于所述豎 板部與所述踏板相結(jié)合的角部的切口部，具有以一端部與所述主體部的凸起的端部相吻合 的方式平行配置的多個凸起部，且由楊氏模量為l〇〇〇MPa以下的范圍的高分子材料形成，其 中，將所述主體部的凸起的端部與所述沖擊吸收用夾板的凸起部相吻合的部分做成如下結(jié) 構(gòu):在所述沖擊吸收用夾板的凸起部受到橫向的力時，能夠維持吻合狀態(tài)。
[0014] (技術(shù)方案2)
[0015] 根據(jù)技術(shù)方案1所述的自動扶梯用梯級，其特征在于，所述沖擊吸收用夾板由如下 高分子材料形成:在頭部碰撞到所述沖擊吸收用夾板時，基于頭部的加速度而獲得的頭部 損害基準(zhǔn)值為低于受傷發(fā)生概率100%的值，且該高分子材料具有所述沖擊吸收用夾板的 楊氏模量的值，所述頭部的加速度至少根據(jù)與所述沖擊吸收用夾板的楊氏模量成比例的所 述沖擊吸收用夾板的彈簧常數(shù)計算出。
[0016] (技術(shù)方案3)
[0017] 根據(jù)技術(shù)方案1所述的自動扶梯用梯級，其特征在于，能夠維持所述主體部的凸起 的端部與所述沖擊吸收用夾板的凸起部相吻合的部分的吻合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)如下:在相吻合的 其中一面形成凸部，在另一面形成凹部，并且使這些凸部及凹部相互卡合。
[0018] (技術(shù)方案4)
[0019] 根據(jù)技術(shù)方案3所述的自動扶梯用梯級，其特征在于，形成有所述凸部的面是所述 主體部的凸起的吻合面，形成有凹部的面是所述沖擊吸收用夾板的凸起部的吻合面。
[0020] (技術(shù)方案5)
[0021]根據(jù)技術(shù)方案1至技術(shù)方案4中的任一項所述的自動扶梯用梯級，其特征在于，所 述主體部的凸起的端部與所述沖擊吸收用夾板的凸起部相吻合的面以相對于所述沖擊吸 收用夾板的凸起部的上表面呈銳角的角度傾斜。
[0022](技術(shù)方案6)
[0023] -種自動扶梯，其特征在于，呈環(huán)狀地連結(jié)多個技術(shù)方案1所述的自動扶梯用梯 級，并且使它們呈階梯狀地運轉(zhuǎn)。
[0024] 根據(jù)本實施方式自動扶梯用梯級及自動扶梯，即便乘客跌倒而頭部碰撞到梯級的 角部，也能可靠地防止受重傷，此外，即便局部受到橫向的力，也能可靠地防止變形，從而防 止其他零件的損傷。
【附圖說明】
[0025] 圖1是示出了自動扶梯用梯級的側(cè)視圖。
[0026] 圖2是局部性地示出自動扶梯用梯級的角部附近的局部切割立體圖。
[0027] 圖3是示出自動扶梯用梯級的角部和設(shè)置在此處的沖擊吸收用夾板的分解立體 圖。
[0028] 圖4是沖擊吸收用夾板的后部主視圖。
[0029] 圖5是圖4的X-X向視圖。
[0030] 圖6是圖4的Y-Y向視圖。
[0031] 圖7是示出自動扶梯的整體構(gòu)成的圖。
[0032] 圖8是示出梳齒部與踏板的關(guān)系的圖。
[0033] 圖9是從上方觀察沖擊吸收用夾板時的立體圖。
[0034] 圖10是說明傷害風(fēng)險曲線的說明圖。
[0035]圖11是示出HIC的計算模型的示意圖。
[0036]圖12是說明自動扶梯的乘客摔倒的狀況的側(cè)視圖。
[0037]圖13是解析模型的側(cè)視圖。
[0038] 圖14是說明載荷對解析模型的負荷狀況的示意圖。
[0039] 圖15是說明載荷對解析模型的負荷狀況的示意圖。
[0040] 圖16是示出計算碰撞后的頭部的運動的結(jié)果的說明圖。
[0041] 圖17是將計算結(jié)果繪制在傷害風(fēng)險曲線上而成的說明圖。
[0042]圖18是示出改變材料的楊氏模量的情況下的楊氏模量與HIC的關(guān)系的說明圖。 [0043]圖19是示出改變材料的楊氏模量的情況下的楊氏模量與受傷的概率的關(guān)系的說 明圖。
[0044] 圖20是將改變頭蓋骨的彈簧常數(shù)時的結(jié)果追加到圖18中而得的說明圖。
[0045] 圖21是將改變頭蓋骨的彈簧常數(shù)時的結(jié)果追加到圖19中而得的說明圖。
[0046] 圖22是示出改變材料的楊氏模量和頭蓋骨的彈簧常數(shù)的情況下的楊氏模量與HIC 的關(guān)系的說明圖。
[0047] 圖23是示出改變材料的楊氏模量和頭蓋骨的彈簧常數(shù)的情況下的楊氏模量與受 傷的概率的關(guān)系的說明圖。
[0048]圖24是將圖21與圖23整合到一起而成的說明圖。
[0049] 符號說明
[0050] 1 梯級
[0051 ] 2 踏面
[0052] 3 豎板部
[0053] 4 裙板
[0054] 5 沖擊吸收用夾板
[0055] 6 主體部
[0056] 7 切口部
[0057] 8 主體部的凸起
[0058] 8a 凸部
[0059] 9 豎板部的凸起
[0060] 10 豎板部的凹陷部
[0061] 11、12 凸起部
[0062] lla、12a 凹部
[0063] 35 梳齒部
[0064] 35a 梳齒部
【具體實施方式】
[0065] 下面，使用附圖，對本實用新型的一實施方式進行詳細說明。
[0066] 圖1為該實施方式中的自動扶梯用梯級（下面，簡稱為梯級）1的側(cè)視圖。梯級1在上 部具有踏面2,乘客搭乘在其上而呈階梯狀地上升或下降。將圖1的梯級1上升時的行進方向 (圖1中為右側(cè))定義為前側(cè)，將其反方向（圖1中為左側(cè))定義為后側(cè)(下面，基于該定義進行 說明）。在梯級1的后端設(shè)置有豎板部3,其上部與踏面2的后端交叉而形成角部（圖中的A 部)。
[0067] 圖2為局部性地選取角部（圖1中的A部)并加以展示的立體圖，為從梯級1的中央附 近觀察裙板4的方向時的圖。在踏面2的主體部6的后端結(jié)合有豎板部3。在主體部6的后端的 上側(cè)設(shè)置有切口部7。在主體部6的上表面以等間隔設(shè)置有主體部6的多個凸起8。
[0068] 圖3以分離狀態(tài)表示圖2中的主體部6和安裝在其角部的沖擊吸收用夾板5。此外， 圖4為從后端面?zhèn)扔^察圖3所示的沖擊吸收用夾板5時的圖，進而，圖5為圖4的X-X向視圖，圖 6為圖4的Y-Y向視圖。
[0069] 在這些圖中，通過對板進行彎曲加工，在豎板部3處交替地以等間隔設(shè)置有多個凸 起9和凹陷部10。再者，和為踏面2的主體部6、豎板部3,使用鋁、不銹鋼等金屬材料。
[0070] 在沖擊吸收用夾板5處，交替地以等間隔設(shè)置有短條凸起11和長條凸起12,該短條 凸起11的后端面與豎板部3的凹陷部10為同一平面，該長條凸起12的后端面突出直至與豎 板部的凸起9成為同一平面。含有短條凸起11和長條凸起12的凸起部(下面，也稱為凸起部 11、12)的前端面與踏面2的主體部6的凸起8的后端面吻合，形成連續(xù)的直線狀的細窄凸部。 在短條凸起11和長條凸起12的下部設(shè)置有基座部13。在長條凸起12的下部的基座部13處， 設(shè)置有堵塞豎板部3的凸起9的孔14的突起部15。
[0071] 在圖2及圖3中，僅示出了 1個沖擊吸收用夾板5，但實際上在梯級1的寬度方向上安 裝有多個相同的沖擊吸收用夾板5。
[0072] 作為具有這種結(jié)構(gòu)的沖擊吸收用夾板5,使用與鋁、不銹鋼等金屬、用于分界的樹 脂相比剛性較小的聚氨酯橡膠。此外，其制造能夠通過公知的使用模具的注塑法來進行。
[0073] 此處，以等間隔設(shè)置在主體部6的上表面的多個凸起8的后端部與沖擊吸收用夾板 的凸起部11、12的前端部相吻合的部分做成如下結(jié)構(gòu):在這些凸起部11、12單獨地受到橫向 的力時，能夠維持吻合狀態(tài)。具體而言，做成如下結(jié)構(gòu):在相吻合的其中一面形成凸部，在另 一面形成凹部，并且使這些凸部及凹部相互卡合。例如，像圖3所示那樣在主體部6的凸起8 的吻合面形成凸部8a。在沖擊吸收用夾板5的凸起部11、12的吻合面形成凹部11a、12a。繼 而，在將沖擊吸收用夾板5安裝至主體部6的切口部7時，使這些設(shè)置在吻合面的凸部8a與凹 部11a、12a相互卡合。
[0074] 此外，主體部6的凸起8的端部與沖擊吸收用夾板5的凸起部11、12相吻合的面傾 斜。如圖5、圖6所示，其傾斜方向以沖擊吸收用夾板5側(cè)的吻合面相對于其凸起部11或12的 上表面呈銳角的角度傾斜。再者，雖未圖示，但作為主體6側(cè)的吻合面的凸起8的后端面也沿 相同方向傾斜，構(gòu)成為主體部6的凸起8的端部與沖擊吸收用夾板5的凸起部11、12相互吻 合。使吻合面傾斜是為了易于在主體部6中安裝及拆卸沖擊吸收用夾板5。
[0075] 這種構(gòu)成的梯級1像圖7所示那樣呈環(huán)狀連結(jié)有多個，并且呈階梯狀運轉(zhuǎn)，由此構(gòu) 成為自動扶梯21。
[0076] 在圖7中，自動扶梯21具有以跨在上一層樓板與下一層樓板之間的方式配置的桁 架結(jié)構(gòu)體22,并且具有配置在其內(nèi)部的上一層樓板和下一層樓板的各附近位置的一對梯級 鏈條齒輪23、24。在該一對梯級鏈條齒輪23、24之間架設(shè)有環(huán)狀的梯級鏈條(未圖示），多個 前文所述的梯級1呈連鎖狀地被支承于該梯級鏈條。即，成為呈環(huán)狀連結(jié)有多個梯級1的結(jié) 構(gòu)。
[0077] 在桁架結(jié)構(gòu)體22的上表面的左右位置豎立設(shè)置有一對欄桿27,在該一對欄桿27上 安裝有以其外周為移動軌跡的一對移動扶手28。在其中一個梯級鏈條齒輪23上經(jīng)由驅(qū)動帶 29連結(jié)有驅(qū)動馬達30,對該驅(qū)動馬達30設(shè)置有使制動力發(fā)揮作用的電磁制動器31。
[0078]當(dāng)驅(qū)動馬達30進行驅(qū)動時，各梯級1通過梯級鏈條的移動而在規(guī)定的無限軌跡上 移動，該規(guī)定的無限軌跡是各梯級1在上一層乘降部和下一層乘降部的位置反向運轉(zhuǎn)的軌 跡。
[0079] 移動扶手28通過連結(jié)機構(gòu)（未圖示)連結(jié)于梯級鏈條齒輪23,以與梯級1的移動聯(lián) 動的方式進行移動。
[0080] 在桁架結(jié)構(gòu)體22中，在上一層樓板和下一層樓板分別形成有乘降部的地板34。在 乘降部的地板34的一端側(cè)的下方設(shè)置有梳齒部(梳狀零件)35。即，該梳齒部35在與梯級1的 移動方向正交的整個寬度方向上設(shè)置在梯級1在自動扶梯21運行時侵入至乘降部的地板下 的部分。
[0081] 該梳齒部35具有多個梳齒部分35a，該多個梳齒部分35a以像圖8所示那樣分別插 入至形成于梯級1的上表面的多條凸起8之間的方式沿上述寬度方向并排設(shè)置。該梳齒部35 的梳齒部分35a在隨著梯級1的移動而插入至梯級1的凸起8之間后，也插入至與該凸起8連 續(xù)的夾板5的凸起部11、12之間，從而去除卡在凸起8之間以及凸起部11、12之間的小石子等 異物G，防止異物G侵入至在地板34的下方構(gòu)成的自動扶梯驅(qū)動用機械室。
[0082] 接著，作為一例，根據(jù)使用表示頭部的受傷程度的HIC基準(zhǔn)而進行的模擬的結(jié)果， 說明在利用楊氏模量為200MPa的聚氨酯橡膠形成沖擊吸收用夾板5的情況下的乘客跌倒時 的安全性。
[0083] 圖9是示出在該模擬中使用的沖擊吸收用夾板5的結(jié)構(gòu)的立體圖，表1是示出沖擊 吸收用夾板5的、圖9所示的各部的尺寸范圍的表。
[0084] 【表1】
[0086] [1]關(guān)于評價頭部的受傷的基準(zhǔn)(HIC)
[0087] 首先，對乘客跌倒而頭部碰撞到梯級1的角部（圖1中的A部)時的受傷的評價基準(zhǔn) 和受傷的概率進行說明。
[0088]作為評價頭部的受傷的基準(zhǔn)，已知有頭部傷害基準(zhǔn)值(Head Injury Criteria，下 面稱為HIC)。將作用于頭部的碰撞加速度設(shè)為a(t)，利用式子(1)計算HIC。
[0089]【公式1】
[0091]此處，tl、t2為碰撞過程中的任意時刻，g為重力加速度。
[0092]圖10是示出傷害風(fēng)險曲線的圖表。在圖10中，曲線1101為表示輕度頭部損傷的概 率的曲線，曲線1102為表示中度頭部損傷的概率的曲線，曲線1103為表示沒有受傷的概率 的曲線，曲線1104為表示致命的頭部損傷的概率的曲線，曲線1105為表示死亡的概率的曲 線。
[0093]若已知HIC，則可通過圖10所示的傷害風(fēng)險曲線來推斷受傷的概率。傷害風(fēng)險曲線 以HIC的值為橫軸、以頭部損傷、死亡的概率為縱軸，若已知HIC的值，則可推斷與頭部損傷 的程度相符的概率。此處，使用圖10中曲線1101所示的"輕度頭部損傷"。觀察該曲線1101可 知，當(dāng)HIC在1000以上時，頭部負傷的概率大致為100 %，當(dāng)HIC在1000以下時，受傷的概率急 劇降低。
[0094 ] [ 2 ]關(guān)于HI C的計算方法和計算模型(利用紐馬克(Ne wmark) β法的計算）
[0095] 接著，對乘客跌倒而頭部碰撞到梯級1的角部（圖1中的Α部)時的HIC的計算方法和 利用紐馬克β法的計算模型進行說明。此處，紐馬克β法是指被稱作所謂的平均加速度法的 利用振動方程式的數(shù)值計算的解析方法。
[0096] 圖11示出了計算模型。將配置在梯級1的角部的沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)設(shè)為 k2,并設(shè)定為質(zhì)量m的頭部落下而碰撞到1^2Λ1表示頭蓋骨的彈簧常數(shù)。設(shè)定為頭部(質(zhì)量m) 以速度v進行碰撞，在碰撞后，如圖11的右側(cè)的圖所示，m在kl與k2-體化的狀態(tài)下進行運 動。
[0097] 【公式2】
[0098] m的運動是使用式子(2)~(4)所示的紐馬克β法來求出的。即，將碰撞時的速度設(shè) 為V，將初始位移設(shè)為χ〇 = 0,將初始速度設(shè)為jv=V，將初始加速度設(shè)為& =0,按每個時刻 增量依序求出m的位移(X)、速度（& )、加速度（& )。
[0099]再者，在式子⑵~(4)中，將衰減C及外力項F設(shè)為0，將β設(shè)為1 /6。

[0103] 關(guān)于碰撞時的速度v，以如下方式進行假設(shè)。
[0104] 如圖12所示，設(shè)定為：身高L的人在直立狀態(tài)下像圖中圓弧所示那樣朝自動扶梯 ESC的上一層側(cè)倒去而碰撞到梯級1的角部(A部）。由于自動扶梯ESC的傾斜角為30度，因此 人的頭部是以相對于水平面為60度的角度進行碰撞。此時的鉛垂方向上的落下距離為身高 的一半(L/2)。若將碰撞時的速度設(shè)為V，則將與鉛垂方向上的落下距離量相當(dāng)?shù)膭菽苻D(zhuǎn)換 為動能，式子(5)成立，其結(jié)果，利用式子(6)求出碰撞時的速度V。
[0105]【公式3】
[0108]若將L設(shè)為日本人的平均身高1.72111、將重力加速度8設(shè)為9.8111/此(32^1^ = 4.11111/ sec〇
[0109] 再者，由于脖子的彎曲剛性非常小，因此碰撞時的軀干部的影響可忽略。此外，碰 撞時的頭部的動能嚴格而言是平移運動與轉(zhuǎn)動運動的和，但轉(zhuǎn)動運動所具有的動能較小， 從而忽略轉(zhuǎn)動運動的動能。
[0110] 若已知頭部的質(zhì)量m、沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)k2、頭蓋骨的彈簧常數(shù)kl，則可 利用以上所述的方法計算HIC。
[0111] [3]關(guān)于沖擊吸收用夾板的彈簧常數(shù)的解析方法及其結(jié)果(利用FEM的計算）
[0112] 如圖13所示，解析模型是以相對于鉛垂軸（圖中的Z軸)傾斜60°的方式制成。人的 頭部以相對于梯級1的水平面為60度的角度進行碰撞時的載荷的作用方向在解析模型中相 當(dāng)于Z軸方向。
[0113] 解析模型是使用3維4面體元制成。處于基座部13及突起部15的底面的節(jié)點的位移 受到限制。此外，材料的楊氏模量設(shè)為200MPa。
[0114] 在頭部碰撞到?jīng)_擊吸收用夾板5時，有撞上1個長條凸起12的情況和撞上2個長條 凸起12的情況。因此，在前一種情況下，如圖14所示，在解析模型的Z方向上承受了 100N的載 荷。在后一種情況下，如圖15所示，使得2個長條凸起12各自的Z方向上的載荷(圖15中的F1) 為50N。但是，將頭部的半徑設(shè)為82.5mm，在與F1成直角的方向上施加 F2的載荷，使F1與F2的 合成向量與頭部的法線方向一致。F2的值由頭部的半徑(82.5_)和L的值確定，通過應(yīng)用表 1的L，將F2的值設(shè)為4 · 26N或4 · 87N。
[0115] 在以上條件下進行解析，求出作用有載荷的情況下的Z方向上的位移。
[0116]在使材料的楊氏模量固定(本次為200MPa)時，可知:沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù) 最大是頭部撞上2個長條凸起12的情況，彈簧常數(shù)為683. lN/mm，而沖擊吸收用夾板5的彈簧 常數(shù)最小是頭部撞上1個長條凸起12的情況，彈簧常數(shù)為147.2N/mm。
[0117] [4]關(guān)于HIC的計算條件和計算結(jié)果
[0118] (4-1)在沖擊吸收用夾板的彈簧常數(shù)最小的情況下（楊氏模量固定時），沖擊吸收 用夾板5的彈簧常數(shù)由其尺寸和所使用的材料的楊氏模量確定。
[0119] 首先，針對在使材料的楊氏模量固定（200MPa)時沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)最 小的情況(k2 = 147.2N/mm)，計算HIC。
[0120] 作為m，使用成人的頭部的平均質(zhì)量(4.5kg)。
[0121 ]關(guān)于頭蓋骨的彈簧常數(shù)(kl)，暫且將頭蓋骨設(shè)定為剛體，即，設(shè)為kl =~。也就是 說，圖11所示的合成彈簧常數(shù)K等于k2。
[0?22] 利用圖11的計算模型，并設(shè)為m=4.5kg、kl = 〇〇、k2 = 147.2N/mm，解析碰撞后的頭 部(m)的運動。將使用式子(2)至式子(4)所示的紐馬克β法進行計算的例子示于圖16。
[0123] 圖16所示的作用于頭部(質(zhì)量m)的加速度在碰撞后加速度再次變?yōu)?之前求出。根 據(jù)所獲得的加速度來求式子（1)所示的HIC的結(jié)果也示于圖16。再者，圖16所示的HIC的值是 將積分開始時刻(式子（1)中的11)設(shè)為時刻〇而使積分結(jié)束時刻(式子（1)中的t2)從時刻0 起依序增加時的值。在該例中，可知在加速度達到最大后，HIC達到最大。
[0124] 將所求出的HIC的值繪制在圖10所示的傷害風(fēng)險曲線上而得的結(jié)果示于圖17。再 者，作為傷害風(fēng)險曲線，使用"輕度頭部損傷"曲線（圖10中以1101表示的曲線）。在該例中， 受傷的概率為46.0%。
[0125] 以上的計算為材料的楊氏模量為200MPa的情況。
[0126] 考慮在50~70000MPa的范圍內(nèi)改變材料的楊氏模量的情況。認為沖擊吸收用夾板 5的彈簧常數(shù)與材料的楊氏模量成比例。例如，在以往的用于分界的聚碳酸酯（楊氏模量 2300MPa)的情況下，若以k2p表示沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)k2,則利用下式求出k2p。
[0127] k2p = 147.2X (2300/200) = 1693N/mm (7)
[0128] 在50~70000MPa的范圍內(nèi)改變材料的楊氏模量，求出沖擊吸收用夾板5的彈簧常 數(shù)(k2)，并利用式子(2)~(4)所示的紐馬克β法計算碰撞后的頭部(m)的運動。其中，在該階 段，設(shè)為kl = 〇〇。
[0129] 根據(jù)計算出的頭部（質(zhì)量m)的加速度求出式子（1)所示的HIC。若求出HIC，則可根 據(jù)圖10所示的傷害風(fēng)險曲線來推斷受傷的概率。
[0130] 將以如此方式求出的HIC以及受傷的概率示于圖18及圖19。圖18是以材料的楊氏 模量為橫軸來求HIC的圖。圖19是以材料的楊氏模量為橫軸來求受傷的概率的圖。
[0131] 在圖18及圖19中，C1、C2為材料的楊氏模量為200MPa的情況，D1、D2為材料的楊氏 模量為2300MPa(聚碳酸酯）的情況。
[0132] 以上為將頭蓋骨的彈簧常數(shù)設(shè)定為剛體(kl = ~）的情況。雖然也有頭蓋骨的彈簧 常數(shù)(kl)設(shè)為1000N/mm左右的文獻，但未必明確。因此，除了 kl為~(假設(shè)頭蓋骨為剛體)的 情況以外，對于kl = 3000N/mm的情況和kl = 1000N/mm的情況也以相同方式進行計算。
[0133] 將計算出的結(jié)果示于圖20及圖21。圖20及圖21是在圖18及圖19所示的計算結(jié)果中 追加 kl = 3000N/mm的情況和kl = 1000N/mm的情況而得的圖。圖20是以材料的楊氏模量為橫 軸來求HIC的圖。圖21是以材料的楊氏模量為橫軸來求受傷的概率的圖。
[0134] 觀察圖20可知，在材料的楊氏模量較大的情況下，HIC的值也根據(jù)頭蓋骨的彈簧常 數(shù)(kl)而較大程度地發(fā)生變化。相對于此，在材料的楊氏模量較小的情況下，即便改變頭蓋 骨的彈簧常數(shù)(kl)，HIC的值也不怎么發(fā)生變化。再者，在材料的楊氏模量較大的情況下，沖 擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)(k2)因與楊氏模量成比例，所以大于頭蓋骨的彈簧常數(shù)(kl)。此 外，在材料的楊氏模量較小的情況下，沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)(k2)等于或小于頭蓋骨 的彈簧常數(shù)(kl)。
[0135] 觀察圖21可知，在材料的楊氏模量較大的情況下，HIC的值超過1000,受傷的概率 為100%。在材料的楊氏模量較小的情況下（楊氏模量為lOOOMPa以下的區(qū)域），由于像圖20 所示那樣HIC的值低于1000,因此材料的楊氏模量越小，受傷的概率越急劇地減小。
[0136] (4-2)在沖擊吸收用夾板的彈簧常數(shù)最大的情況下(楊氏模量固定時)使材料的楊 氏模量固定時，針對沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)最大的情況(k2 = 683.1N/mm)，以與(4-1) 相同的方式計算HIC以及受傷的概率。
[0137] 使得材料的楊氏模量為200MPa時的沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)(k2)為683.1N/ mm，認為彈簧常數(shù)(k2)與材料的楊氏模量成比例。此外，除了頭蓋骨的彈簧常數(shù)(kl)為~ (假設(shè)頭蓋骨為剛體)的情況以外，針對kl = 3000N/mm的情況和kl = 1000N/mm的情況也進行 計算。
[0138] 將在50~70000MPa的范圍內(nèi)改變材料的楊氏模量的結(jié)果示于圖22及圖23。圖22是 以材料的楊氏模量為橫軸來求HIC的圖。圖23是以材料的楊氏模量為橫軸來求受傷的概率 的圖。
[0139] 在圖22及圖23中，C5、C6是材料的楊氏模量為200MPa的情況，D5、D6是材料的楊氏 模量為2300MPa(聚碳酸酯）的情況。
[0140]觀察圖22及圖23可知，在材料的楊氏模量較大的情況下，HIC的值根據(jù)頭蓋骨的彈 簧常數(shù)(kl)而較大程度地發(fā)生變化，此外，受傷的概率為100%。在材料的楊氏模量較小的 情況下，即便改變頭蓋骨的彈簧常數(shù)(kl)，HIC的值也不怎么發(fā)生變化，材料的楊氏模量越 小，受傷的概率越急劇地減小。
[0141 ] (4-3)關(guān)于沖擊吸收用夾板的材料的楊氏模量和受傷的概率
[0142] 將圖21和圖23繪制在同一圖表中而得的結(jié)果示于圖24。
[0143] 在圖24中，C7是材料的楊氏模量為200MPa的情況，D7是材料的楊氏模量為2300MPa (聚碳酸酯）的情況。
[0144] 在材料的楊氏模量為200MPa的情況下，若沖擊吸收用夾板5的各部的尺寸處于表1 所示的范圍內(nèi)，則受傷的概率為圖24中C7所示的部分的上限（以C7U表示）與下限（以C7L表 示)之間的某一點的值。
[0145] 相對于此，在材料的楊氏模量為2300MPa(聚碳酸酯）的情況下（以D7表示），沖擊吸 收用夾板5的各部的尺寸無論取表1所示的范圍內(nèi)的哪個值，受傷的概率均為100%。
[0146] 上述說明為將沖擊吸收用夾板5所使用的材料的楊氏模量設(shè)為200MPa的情況，但 根據(jù)圖24可知，若將沖擊吸收用夾板5所使用的材料的楊氏模量設(shè)為lOOOMPa以下，則通過 在表1所示的范圍內(nèi)恰當(dāng)?shù)卮_定沖擊吸收用夾板5的尺寸，與碰撞到以往的梯級的金屬、樹 脂制角部的情況相比，可明顯減小重傷的概率。即，可知，在從70000MPa起減小沖擊吸收用 夾板5所使用的材料的楊氏模量的情況下，即便材料的楊氏模量達到2300MPa(聚碳酸酯)左 右，受傷的概率也完全不變，當(dāng)進一步減小而達到l〇〇〇MPa以下時，受傷的概率根據(jù)沖擊吸 收用夾板5的尺寸而急劇降低。
[0147] 另一方面，如前文所述，作為在自動扶梯的平常的使用狀態(tài)下沖擊吸收用夾板5所 要求的材料硬度，會增加乘客跌倒的風(fēng)險那樣的柔性結(jié)構(gòu)或材料硬度是不可行的。即，必須 為如下這樣的材料硬度:乘客站在夾板上或者在夾板上走動時，夾板不會因乘客的載荷而 壓曲。根據(jù)這種觀點，在沖擊吸收用夾板5所使用的材料的楊氏模量中存在實用上需要的下 限值。該下限值是在前文所述的圖9及表1所示的結(jié)構(gòu)和尺寸范圍內(nèi)酌情選定的，例如設(shè)為 20MPa以上，較理想的是設(shè)為50MPa以上，進而優(yōu)選設(shè)為1 OOMPa以上。
[0148] 因而，通過使用材料的楊氏模量為lOOOMPa以下的范圍的高分子材料作為沖擊吸 收用夾板5,即便乘客跌倒而頭部碰撞到梯級的角部，受重傷的概率也較小，并且，通過使用 楊氏模量為20MPa以上的高分子材料，可提供一種在平常的使用時夾板也不會因乘客的載 荷而壓曲的安全的自動扶梯。
[0149] 如此，沖擊吸收用夾板5由如下高分子材料形成即可:在頭部發(fā)生碰撞時，基于根 據(jù)與沖擊吸收用夾板5的楊氏模量成比例的沖擊吸收用夾板5的彈簧常數(shù)計算的頭部的加 速度而獲得的頭部損害基準(zhǔn)值為低于受傷發(fā)生概率100%的值，且具有沖擊吸收用夾板5的 楊氏模量值(1 〇〇〇MPa以下）。
[0150] 在以上的說明中，作為沖擊吸收用夾板5使用聚氨酯橡膠，但沖擊吸收用夾板5的 材料也可以是天然橡膠、合成橡膠、硅橡膠、含氟橡膠等彈性體，并不限于聚氨酯橡膠。此 外，也可使用剛性較低的尼龍系或特氟隆(注冊商標(biāo))系的其他樹脂材料。即，作為沖擊吸收 用夾板5的材料，可使用由選自樹脂或彈性體中的至少1種材料形成的高分子材料。
[0151]此外，沖擊吸收用夾板5可兼作分界、即高低差部的交界線。
[0152] 此處，在形成于沖擊吸收用夾板5的細窄形狀的凸起部11、12被乘客的高跟鞋的后 跟或者傘的頂端扎入而受到橫向的力的情況下，由于沖擊吸收用夾板5像前文所述那樣由 材料的楊氏模量為l〇〇〇MPa以下的范圍的高分子材料制成，因此多條凸起部11、12的一部分 會在橫向上變形。
[0153] 雖然即便該多條凸起部11、12的一部分變形也不會發(fā)生乘客跌倒，但有時會損傷 設(shè)置在自動扶梯21的乘降部的梳齒部35。如前文所述，梳齒部35設(shè)置在自動扶梯21的乘降 部的梯級1侵入至乘降部的地板下的部分，其梳齒部分35a插入至形成于梯級1的多條凸起8 之間，進而，隨著梯級1的移動，還會插入至沖擊吸收用夾板的凸起部11、12之間，去除卡在 它們之間的小石子等異物。此時，若夾板的凸起部11、12的一部分已橫向變形，則梳齒部35 的梳齒部分35a會掛到凸起部11、12的變形部分，梳齒部分35a受到損傷。
[0154] 在該實施方式中，由于主體部6的凸起8的后端部與沖擊吸收用夾板的凸起部11、 12的前端部相吻合的部分做成即便這些凸起部11、12單獨地受到橫向的力也可維持吻合狀 態(tài)的結(jié)構(gòu)，因此沖擊吸收用夾板的凸起部11、12不會發(fā)生局部變形，能夠防止梳齒部35的損 傷。即，在相吻合的其中一面形成凸部，在另一面形成凹部，并且使這些凸部及凹部相互卡 合。例如，如圖3所示，在主體部6的凸起8的吻合面形成凸部8a，在沖擊吸收用夾板5的凸起 部11、12的吻合面形成孔狀的凹部11a、12a。并且，使這些設(shè)置在吻合面的凸部8a與凹部 lla、12a相互卡合。
[0155] 通過該卡合關(guān)系，即便被乘客的高跟鞋的后跟或者傘的頂端扎入而受到橫向的 力，也會被支承于基于金屬等的剛性高的主體部6的凸起8,不存在多條凸起部11、12的一部 分發(fā)生變形的情況。
[0156] 此外，由于主體部6的凸起8的端部與沖擊吸收用夾板5的凸起部11、12相吻合的面 傾斜，同樣地，作為主體6側(cè)的吻合面的凸起8的后端面也傾斜，因此可使沖擊吸收用夾板5 在主體部6中容易安裝及拆卸。
[0157] 再者，作為形成于凸起部11、12的吻合面的凹部11&、12&圖示了孔狀的凹部，但并 不限定于此，也可設(shè)為凸起部11、12的吻合面的上下連續(xù)的槽狀凹部。在該情況下，作為卡 合至槽狀凹部的凸部8a，設(shè)為在上述槽狀凹部的全長范圍內(nèi)進行卡合的突條片狀凸部即 可。
[0158] 此外，在上述說明中，在主體部6的凸起8的端部形成凸部8a，在與其相對的沖擊吸 收用夾板5的凸起部11、12的端部形成凹部lla、12a，但該凹凸關(guān)系當(dāng)然也可調(diào)換。即，也可 以在主體部6的凸起8的端部形成凹部，在沖擊吸收用夾板5的凸起部11、12的端部形成凸 部。
[0159] 但是，就維持卡合狀態(tài)、防止凸起部11、12變形而言，優(yōu)選為在剛性較高的主體部6 的凸起8側(cè)形成凸部8a，在相對柔軟的沖擊吸收用夾板5的凸起部11、12側(cè)形成凹部11a、 12a〇
[0160] 以上，使用實施方式對本實用新型進行了說明，但這些實施方式是作為例子而提 出的，本實用新型并不限定于這些實施方式。這些實施方式能以其他各種方式加以實施，并 且能夠在不脫離實用新型的主旨的范圍內(nèi)進行各種省略、替換、變更。這些實施方式、其變 形包含在實用新型的范圍、主旨中，同樣也包含在權(quán)利要求書中所記載的實用新型及其均 等的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種自動扶梯用梯級，其特征在于，包括： 踏板，其具有沿寬度方向排列有平行的多條凸起的主體部； 豎板部，其與所述踏板的所述主體部的一端結(jié)合，沿寬度方向排列有多條凸部，在相鄰 的所述凸部之間形成有凹部；以及 沖擊吸收用夾板，其設(shè)置在形成于所述豎板部與所述踏板相結(jié)合的角部的切口部，具 有以一端部與所述主體部的凸起的端部相吻合的方式平行配置的多個凸起部，且由楊氏模 量為1 OOOMPa以下的范圍的高分子材料形成， 將所述主體部的凸起的端部與所述沖擊吸收用夾板的凸起部相吻合的部分做成如下 結(jié)構(gòu):在所述沖擊吸收用夾板的凸起部受到橫向的力時，能夠維持吻合狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動扶梯用梯級，其特征在于， 所述沖擊吸收用夾板由如下高分子材料形成:在頭部碰撞到所述沖擊吸收用夾板時， 基于頭部的加速度而獲得的頭部損害基準(zhǔn)值為低于受傷發(fā)生概率100%的值，且該高分子 材料具有所述沖擊吸收用夾板的楊氏模量的值，所述頭部的加速度至少根據(jù)與所述沖擊吸 收用夾板的楊氏模量成比例的所述沖擊吸收用夾板的彈簧常數(shù)計算出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動扶梯用梯級，其特征在于， 能夠維持所述主體部的凸起的端部與所述沖擊吸收用夾板的凸起部相吻合的部分的 吻合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)如下:在相吻合的其中一面形成凸部，在另一面形成凹部，并且使這些凸部 及凹部相互卡合。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動扶梯用梯級，其特征在于， 形成有所述凸部的面是所述主體部的凸起的吻合面，形成有凹部的面是所述沖擊吸收 用夾板的凸起部的吻合面。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中的任一項所述的自動扶梯用梯級，其特征在于， 所述主體部的凸起的端部與所述沖擊吸收用夾板的凸起部相吻合的面以相對于所述 沖擊吸收用夾板的凸起部的上表面呈銳角的角度傾斜。6. -種自動扶梯，其特征在于， 呈環(huán)狀地連結(jié)多個權(quán)利要求1所述的自動扶梯用梯級，并且使它們呈階梯狀地運轉(zhuǎn)。
【文檔編號】B66B23/12GK205419474SQ201521001713
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月4日
【發(fā)明人】中垣薰雄, 上村晃正, 高橋秀生, 菊池孝幸, 石川佳延, 山口哲
【申請人】東芝電梯株式會社