(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階段の段鼻部に形成された断面略Ｌ字状の欠込段部に取り付けられる合成樹脂製の段鼻部材であって、
曲げ弾性率の範囲が２０ＭＰａ〜１５０ＭＰａの軟質樹脂からなる表面側の軟質層と、曲げ弾性率の範囲が７００ＭＰａ〜５０００ＭＰａの硬質樹脂からなる裏面側の硬質層とを備え、
前記軟質層は、階段の踏面に沿って配される滑り止め部と、階段の蹴上げ面に沿って配される垂下部とが、断面略Ｌ字状の出隅をなすように形成される一方、前記硬質層は、前記欠込段部の底面に沿って配される水平部と、欠込段部の立面に沿って配される立上部とが、断面略Ｌ字状の入隅をなすように形成され、
前記軟質層の滑り止め部及び垂下部と前記硬質層の水平部及び立上部との間に断面略矩形の中空部が設けられて、この中空部の断面寸法が、縦横いずれも５〜ｍｍ〜２０ｍｍの範囲となるように形成されるとともに、
前記中空部に面する軟質層の滑り止め部及び垂下部の肉厚が、いずれも２ｍｍ〜６ｍｍの範囲となるように形成されたことを特徴とする階段用段鼻部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、階段の滑り止めと転倒時の衝撃を緩和する目的で段鼻部に取り付けられる合成樹脂性の階段用段鼻部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
階段は建物の中でも特に危険な場所であることから、その段鼻部（段板前端の角部）には、通常、昇降時の踏み外しを防ぐための段鼻部材（ノンスリップ）が取り付けられる。かかる段鼻部材としては、従来、段鼻部の磨耗や損傷の防止を兼ねて、金属製や硬質ゴム製のものが広く利用されてきた。しかし、この種の硬質材料からなる段鼻部材は、転倒事故に際して腰部や頭部に加わる衝撃力を十分に緩和しうるものではなく、深刻な怪我を招くことが多かった。
【０００３】
そこで、さらなる安全のため、軟質の合成樹脂材料を組み合わせ、さらに角部近傍に中空部を形成して、転倒時の衝撃吸収力を高めた段鼻部材が利用されるようになった。かかる段鼻部材の一例を図６に示す。
【０００４】
図６に示した段鼻部材９は、特開昭５８−１９１８５９号公報に開示されたものである。この段鼻部材９は、表面層９１ａ及び下面層９１ｂの２層構造を有する滑り止め部９１と、滑り止め部９１の前方下面側に一体的に結合された前側クッション部９２とが、階段の欠込段部Ｓａに固着された枠体９３を介して、階段の蹴上げ面Ｓｂから踏面Ｓｃに沿うように固定されるものである。滑り止め部９１の表面層９１ａは耐磨耗性に優れた軟質樹脂により形成され、滑り止め部９１の下面層９１ｂ及び前側クッション部９２はクッション性に優れた軟質樹脂により形成されている。また、枠体９３は、金属または硬質樹脂により形成されている。そして、歩行時及び転倒時のクッション性を確保するために、滑り止め部９１の下面層９１ｂと前側クッション部９２には中空部９３，９４が形成されている。
【０００５】
また、特開昭５８−１９１８５７号公報や特開昭５８−１８９４５２号公報にも、前記段鼻部材９に類似した構成を有する複数種類の段鼻部材が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
「日本災害医学学会会誌ＪＪＴＯＭ  Ｖｏｌ．３４  Ｎｏ．６  （１９８６）  」には、「階段事故による頭部外傷の力学的解析（東京大学医学部脳神経外科・間中信也他）」と題する研究論文が記載されている。この研究は、階段事故によって多数の死傷者が発生していることに鑑み、その危険性を解析するためになされたもので、ダミーヘッドを用いたシミュレーション実験を通じて、階段の構造と転倒時の衝撃力との関係を解析している。
【０００７】
この研究によると、階段の下降方向に向かって後向きに転倒するのと同様の条件で、重量４．８ｋｇのダミーヘッドを階段の段鼻部に４５度の角度で衝突させたとき、衝撃時の直線加速度は、木製階段（段鼻部材なし）の場合で最大約２００Ｇ、平均約１００Ｇであり、木製階段の段鼻に小さな中空部を有する樹脂性の段鼻部材を取り付けた場合で最大約１６０Ｇ、平均約８０Ｇであった。
【０００８】
アメリカの自動車安全設計基準に指定されている権威ある安全基準では、平均約１００Ｇ以上が生命に極めて危険を及ぼす数値域とされている。この基準に照らせば、単に段鼻部に樹脂性の段鼻部材を取り付けるだけでは、転倒時の衝撃に対する十分な安全性は保証されないこととなる。
【０００９】
前記従来の各公報に開示された段鼻部材についても、その詳細な設計寸法や、各部を構成する樹脂材料の種類、柔らかさなど、具体的仕様は明らかにされていない。したがって、各段鼻部材に期待しうる実際の緩衝性能は不明である。
【００１０】
そこで本出願人は、前記のような力学的解析を通じて、さまざまな形態・構造・材質にかかる鼻部材の緩衝性能を検証し、また、その歩行感や施工性等の改善を検討した。本発明は、このような過程を経てなされたもので、簡素かつ実用的な構造でありながら、格段に優れた緩衝性能を有する階段用段鼻部材の具体的な構成を提案するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の階段用段鼻部材は、階段の段鼻部に形成された断面略Ｌ字状の欠込段部に取り付けられる合成樹脂製の段鼻部材であって、曲げ弾性率の範囲が２０ＭＰａ〜１５０ＭＰａの軟質樹脂からなる表面側の軟質層と、曲げ弾性率の範囲が７００ＭＰａ〜５０００ＭＰａの硬質樹脂からなる裏面側の硬質層とを備え、前記軟質層は、階段の踏面に沿って配される滑り止め部と、階段の蹴上げ面に沿って配される垂下部とが、断面略Ｌ字状の出隅をなすように形成される一方、  前記硬質層は、前記欠込段部の底面に沿って配される水平部と、欠込段部の立面に沿って配される立上部とが、断面略Ｌ字状の入隅をなすように形成され、    前記軟質層の滑り止め部及び垂下部と前記硬質層の水平部及び立上部との間に断面略矩形の中空部が設けられて、この中空部の断面寸法が、縦横いずれも５〜ｍｍ〜２０ｍｍの範囲となるように形成されるとともに、前記中空部に面する軟質層の滑り止め部及び垂下部の肉厚が、いずれも２ｍｍ〜６ｍｍの範囲となるように形成されたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態にかかる階段用段鼻部材１の断面構造を示している。この階段用段鼻部材１は、曲げ弾性率の異なる２種類の合成樹脂を一体成形したもので、表面側に軟質層２、裏面側に硬質層３が配されている。
【００１４】
軟質層２は、例えばポリオレフィン系樹脂、あるいはポリメチルメタクリレート樹脂とポリエステル樹脂との複合体等からなり、その曲げ弾性率が２０ＭＰａ〜１５０ＭＰａ、より好ましくは５０ＭＰａ〜９０ＭＰａの範囲となるように調整されている。この軟質層２は、階段の踏面Ｓｃに沿って配される滑り止め部２１と、階段の蹴上げ面Ｓｂに沿って配される垂下部２２とが、断面略Ｌ字状の出隅をなすように形成されている。滑り止め部２１の表面には、複数本の突条２３が適宜間隔で形成されている。
【００１５】
一方、硬質層３は、例えばポリプロピレン系樹脂、あるいはＡＢＳ樹脂等からなり、その曲げ弾性率が７００ＭＰａ〜５０００ＭＰａ、より好ましくは２０００ＭＰａ〜４０００ＭＰａの範囲となるように調整されている。この硬質層３は、階段の段鼻部に形成された断面略Ｌ字状の欠込段部Ｓｄに沿って入隅をなすように配される立上部３１及び水平部３２と、立上部３１の上縁部から後方に延出して階段の踏面Ｓｃと連続するように形成された踏面側延出部３３と、水平部３２の前縁部から下方に延出して階段の蹴上げ面Ｓｂと連続するように形成された蹴上げ面側延出部３４とを備えている。そして、立上部３１の上縁部に軟質層２の滑り止め部２１が結合され、水平部３２の前縁部に軟質層２の垂下部２２が結合されている。これにより、軟質層２の滑り止め部２１及び垂下部２２と、硬質層３の水平部３２及び立上部３１との間に、断面略矩形の中空部４が形成されている。
【００１６】
このような構成を備える階段用段鼻部材１において、以下のような仕様を備えた複数種類の実施例を具体的に設定し、それらの緩衝性能を力学的に解析して、他の構成にかかる比較例と対比した。各例の仕様と緩衝性能を図２に一覧化して示す。
【００１７】
＜実施例１＞
図１に示したように、木材からなる段板の段鼻部に欠込段部Ｓｄを形成して、本発明の階段用段鼻部材１を取り付ける。軟質層２は、曲げ弾性率が９０ＭＰａ、中空部４に面する部分の肉厚が４ｍｍとする。軟質層２の角部（出隅部分）には、内側２ｍｍ、外側６ｍｍのＲ加工を施す。一方、硬質層３は、曲げ弾性率が２５００ＭＰａ、肉厚は一様に２ｍｍとする。中空部４の断面寸法は、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍとする。
【００１８】
＜実施例２＞
軟質層２の曲げ弾性率を、実施例１よりも柔らかい５０ＭＰａとし、それ以外は実施例１と同一にする。
【００１９】
＜実施例３＞
軟質層２及び硬質層３の曲げ弾性率及び肉厚は実施例１と同一で、中空部４の断面寸法を、実施例１よりも小さい縦５ｍｍ、横５ｍｍとする。
【００２０】
＜実施例４＞
軟質層２の肉厚を実施例２よりも薄い３ｍｍとし、それ以外は実施例２と同一にする。
【００２１】
＜比較例１＞
木材の単材を用いる。木材の材質はナラで、角部（出隅部分）に６ｍｍのＲ加工を施す。
【００２２】
＜比較例２＞（図３参照）
木材からなる段板の段鼻部に、踏面Ｓｃから蹴上げ面Ｓｂにわたるようにして、軟質樹脂の単層材８１を取り付ける。軟質樹脂の曲げ弾性率は８０ＭＰａで、段鼻部における肉厚は４．５ｍｍとする。
【００２３】
＜比較例３＞
軟質樹脂の曲げ弾性率を、比較例２よりも柔らかい５０ＭＰａとし、それ以外は比較例２と同一にする。
【００２４】
＜比較例４＞（図４参照）
木材からなる段板の段鼻部に、踏面Ｓｃから蹴上げ面Ｓｂにわたるようにして、軟質樹脂の単層材８２を取り付ける。軟質樹脂の曲げ弾性率は５０ＭＰａで、段鼻部における肉厚は５ｍｍとし、軟質樹脂の段鼻部には、縦横各２ｍｍの矩形断面を有する中空部８２ａを設ける。
【００２５】
＜解析方法＞
衝撃センサを埋め込んだ重量４．５ｋｇのダミーヘッドを、各例の段鼻部に向かって４５度の角度で衝突させる。衝突時の速度は、１．０８ｍ／秒とする。このときの衝撃時の最大直線加速度を、有限要素法を用いたコンピュータ解析により解析した。
【００２６】
この解析によると、図２に示したように、比較例１〜３では、いずれも最大直線加速度が１００Ｇを大きく上回る危険範囲となり、軟質樹脂の段鼻部に中空部８２ａを設けた比較例４でも１０５Ｇとなったのに対して、本発明の実施例１〜４では、いずれも、最大直線加速度が６０Ｇ以下の安全範囲となった。さらに、実施例１〜４を相互に比較すると、中空部４を小さくした実施例３に比べて、中空部４の大きい他の実施例１，２，４が緩衝性能に優れることや、軟質層２の柔らかさを高めることによって、緩衝性能がさらに向上することも確認された。
【００２７】
これらの力学的解析を通じて、軟質層２の曲げ弾性率が２０ＭＰａ〜１５０ＭＰａ、より好ましくは５０ＭＰａ〜９０ＭＰａの範囲にあること、また、中空部４に面する軟質層２の肉厚が２ｍｍ〜６ｍｍの範囲にあること（より好ましくは３ｍｍ〜５ｍｍの範囲にあること）を、本発明の具体的な仕様として特定することができる。軟質層２が前記範囲よりも柔らかすぎたり、肉厚が薄すぎたりすると、段鼻部の保護という点で本来の意味をなさなくなる。また、前記範囲よりも柔らかすぎる段鼻部材は、昇降に際して足元が不安定になったり、つまづきやすくなって、実用に適さないということも、実際の歩行実験を通じて確認された。
【００２８】
さらに、本発明の階段用段鼻部材１において要部となる中空部４の断面寸法は、縦横いずれも３ｍｍ〜３０ｍｍの範囲、より好ましくは５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の矩形形状になることを具体的仕様として設定することができる。中空部４の断面寸法がこれよりも小さいと、軟質層２の変形量が不足して衝撃を十分に吸収できないことは、前記解析結果より明らかである。他方、中空部４の断面寸法が前記範囲よりも大きいと、段鼻部の変形量が大きくなりすぎて、昇降に際し足元が不安定になることも、前記歩行実験を通じて確認された。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、上述のような力学的解析を通じて、緩衝性能に優れた階段用段鼻部材の具体的仕様を特定したものである。このような階段用段鼻部材を階段の段鼻部に取り付けることにより、転倒事故に際して腰部や頭部に加わる衝撃力を安全なレベルにまで緩和して、深刻な怪我を防止することができる。同時に、良好な歩行感も得ることができる。
【００３０】
また、本発明の階段用段鼻部材は、曲げ弾性率の異なる２種類の合成樹脂を一体成形して製造することができるので、簡素にして実用的な構造となり、施工性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる階段用段鼻部材の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例と比較例の仕様及び緩衝性能をまとめた一覧表である。
【図３】比較例２の仕様を示す断面図である。
【図４】比較例４の仕様を示す断面図である。
【図５】本発明の階段用段鼻部材の衝撃時の変形状態を示す解析図である。
【図６】従来の技術にかかる階段用段鼻部材の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１      階段用段鼻部材
２      軟質層
２１    滑り止め部
２２    垂下部
３      硬質層
４      中空部
Ｓｂ    蹴上げ面
Ｓｃ    踏面
Ｓｄ    欠込段部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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