EP4719960A1 - Trittelement für eine personenbeförderungsanlage und druckgusswerkzeug für ein trittelement - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Trittelement (100) für eine Personenbeförderungsanlage, wobei das Trittelement (100) auf einer Trittfläche (102) aus Metalldruckguss eine Rippenstruktur (104) und auf einer der Rückseite (106) der Trittfläche (102) eine Wellenstruktur (108) aufweist, wobei je ein Wellental (202) der Wellenstruktur (108) gegenüber einer Trittrippe der Rippenstruktur (104) angeordnet ist, um Metallmaterial im Bereich eines Rippenfußes der Trittrippe einzusparen, wobei auf zumindest einem Teilbereich (110) der Wellenstruktur (108) ein Abdruck (112) einer in einem Druckgusswerkzeug für das Trittelement (100) ausgebildeten Turbulenzstruktur zum Erzeugen einer turbulenten Strömung beim Gießen des Trittelements (100) angeordnet ist, wobei der Abdruck (112) aus der Wellenstruktur (108) hervorsteht und eine Kontur der Wellenstruktur (108) im Wesentlichen abbildet.

Description

TRITTELEMENT FÜR EINE PERSONENBEFÖRDERUNGSANLAGE UND DRUCKGUSSWERKZEUG FÜR EIN TRITTELEMENT

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Trittelement für eine Personenbeförderungsanlage die als Fahrtreppe oder Fahrsteig ausgebildet ist und ein Druckgusswerkzeug zum Herstellen eines solchen Trittelements.

Eine als Fahrtreppe oder Fahrsteig ausgestaltete Personenbeförderungsanlage kann ein umlaufend angeordnetes Stufenband aus hintereinander angeordneten, miteinander gelenkig verbundenen Trittelementen aufweisen, die zumindest auf einer Oberseite der Personenbeförderungsanlage dicht an dicht hintereinander angeordnet sind und eine begehbare Trittfläche der Personenbeförderungsanlage ausbilden.

Die Trittelemente können aus Metalldruckguss (insbesondere Aluminium- Druckgusserzeugnisse aus Leichtmetalllegierungen, deren Hauptlegierungsbestandteil Aluminium ist) bestehen und in einem Druckgusswerkzeug (Kokille) hergestellt werden. Um möglichst wenig Metallmaterial zu benötigen, können Wandstärken der Trittelemente optimiert werden. Es hat sich während der Herstellung von Trittelementen jedoch gezeigt, dass, enge Kanäle im Druckgusswerkzeug die Strömungen des flüssigen Metalls innerhalb eines Druckgusswerkzeuges stark richten und sich hierbei Legierungsbestandteile aus der Schmelze entmischen und in unerwünschten Konzentrationen lokal absetzen. Diese Konzentrationen können zu einer lokalen Schwächung im erstarrten Trittelement führen, so dass hierdurch einer Verringerung beziehungsweise Optimierung von Wandstärken Grenzen gesetzt werden.

Beispielsweise beschreibt die WO 2009/010495 A2 ein Trittelement für eine Fahreinrichtung. Ferner beschreibt die WO 2019/048306 Al eine Tritteinheit für eine Personenbeförderungsanlage sowie ein Verfahren zum Fertigen einer Tritteinheit.

Es kann unter anderem ein Bedarf an einem gewichtsoptimierten, verbesserten Trittelement für eine Personenbeförderungsanlage, sowie einem verbesserten Druckgusswerkzeug zum Herstellen eines solchen verbesserten Trittelements, insbesondere mit einer gewünschten Verteilung von Legierungsbestandteilen bestehen.

Einem solchen Bedarf kann durch ein verbesserten Trittelement für eine Personenbeförderungsanlage, sowie ein verbessertes Druckgusswerkzeug zum Herstellen eines solchen Trittelements gemäß den Hauptansprüchen entsprochen werden. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert und in der Beschreibung beschrieben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Trittelement aus Metalldruckguss für eine Personenbeförderungsanlage vorgeschlagen, wobei das Trittelement auf einer Trittfläche eine Rippenstruktur und auf einer Rückseite der Trittfläche eine Wellenstruktur aufweist, wobei je ein Wellental der Wellenstruktur gegenüber einer Trittrippe der Rippenstruktur angeordnet ist, insbesondere um Metallmaterial im Bereich eines Rippenfußes der Trittrippe einzusparen. Auf zumindest einem Teilbereich der Wellenstruktur ist ein Abdruck einer in einem Druckgusswerkzeug für das Trittelement ausgebildeten Turbulenzstruktur zum Erzeugen einer turbulenten Strömung beim Gießen des Trittelements angeordnet, wobei der Abdruck aus der Wellenstruktur hervorsteht und einer Kontur der Wellenstruktur folgend, die Wellellenstruktur abbildet. Durch die Turbulenzstruktur wird verhindert, dass sich die Strömungen des flüssigen Metalls innerhalb eines Druckgusswerkzeuges stark richtet und dadurch eine Entmischung der Legierung (insbesondere die Verteilung von Metalloxyden innerhalb der Metallschmelze) erfolgt.

Wie vorangehend beschrieben, steht der Abdruck der Turbulenzstruktur zwar von der mit der Wellenstruktur versehenen Oberfläche ab, aber die Abdruckhöhe dieses Abdruckes ist geringer als die Niveauunterschiede der Wellenstruktur, so dass der Abdruck im Wesentlichen der Wellenstruktur nachfolgend ausgestaltet ist. Hierdurch werden die Wellentäler nicht durch den Abdruck ausgesteift und das elastische Verhalten der Trittfläche mit Turbulenzstruktur entspricht im Wesentlichen dem elastischen Verhalten einer Trittfläche gleicher Dimensionierung ohne Turbulenzstruktur.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Druckgusswerkzeug für ein Trittelement einer Personentransportanlage vorgeschlagen, wobei in einem Formhohlraum des Druckgusswerkzeugs ein Negativ einer Rippenstruktur einer Trittfläche des Trittelements und gegenüberliegend dazu im Formhohlraum ein Negativ einer zu der Rippenstruktur korrespondierenden Wellenstruktur einer Rückseite der Trittfläche ausgebildet ist, wobei je ein Negativ eines Wellentals der Wellenstruktur gegenüber einem Negativ einer Trittrippe der Rippenstruktur angeordnet ist, insbesondere um Material im Bereich eines Rippenfußes der Trittrippe einzusparen. Zumindest auf einem Teilbereich des Negativs der Wellenstruktur ist eine Turbulenzstruktur zum Erzeugen einer turbulenten Strömung beim Gießen des Trittelements angeordnet, wobei die Turbulenzstruktur aus Aussparungen im Druckgusswerkzeug besteht und wobei die Aussparungen einer Kontur des Negativs der Wellenstruktur folgend, die Wellenstruktur abbilden.

Nachfolgend soll eine Grundidee zu Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung noch ausführlicher erläutert werden, wobei diese Erläuterung als lediglich grob zusammenfassend und die Erfindung nicht einschränkend auszulegen ist:

Eine Aluminiumlegierung weist im Allgemeinen unterschiedliche Legierungsbestandteile auf. Die Legierungsbestandteile beeinflussen mechanische Eigenschaften eines aus der Aluminiumlegierung gegossenen Gussteils. Beispielsweise kann eine Zugfestigkeit der Aluminiumlegierung wesentlich höher als eine Zugfestigkeit von reinem Aluminium sein. Wichtige Legierungsbestandteile können Oxide, insbesondere Aluminiumoxide sein. Die Oxide können sich an einer Oberfläche des Gussteils anlagem und eine Oxidhaut ausbilden. Ebenso können bestimmte Legierungsbestandteile ein Metallgitter der erstarrten Aluminiumlegierung verspannen. Durch die Oxidhaut und/oder das Verspannen des Metallgitters kann das Gussteil eine hohe Biegesteifigkeit aufweisen.

Beim Gießen wird ein Formhohlraum einer Gussform von einem Anguss aus mit Schmelze aufgefüllt. Im Formhohlraum enthaltene Luft wird durch die flüssige Schmelze verdrängt. Beim Druckguss wird die Schmelze mit hoher Geschwindigkeit und mit hohem Druck in den Formhohlraum eines metallenen Druckgusswerkzeugs beziehungsweise in eine Kokille "geschossen" . Trotz der hohen Geschwindigkeit kann sich insbesondere an linear verlaufenden Konturen des Formhohlraums eine gerichtete laminare Strömung in der Schmelze ausbilden. Durch die laminare Strömung können sich Konzentrationen von Legierungsbestandteilen der Schmelze lokal erhöhen oder lokal verringern. Beispielsweise kann eine lokal erhöhte Oxidkonzentration das Gussteil beim Erstarren lokal so hart machen, dass es spröde wird. Eine lokal verringerte Konzentration eines Legierungsbestandteils kann das Gussteil beim Erstarren beispielsweise lokal so weich machen, dass es sich dort unter Belastung plastisch verformt.

Lineare Strukturen können insbesondere durch Rippen und/oder Nuten im Formhohlraum erzeugt werden. Wenn die Schmelze beim Füllen des Formhohlraums entlang der Rippen und/oder Nuten strömt, kann die am Anguss meist turbulente Strömung in eine laminare Strömung umschlagen. Solche lineare Strukturen können beispielsweise dort vorhanden sein, wo Anstrengungen unternommen werden, eine Wandstärke des Gussteils möglichst konstant beziehungsweise möglichst gering zu gestalten. Dann können beispielsweise Rippen auf einer Seite des Gussteils durch Vertiefungen auf einer gegenüberliegenden Seite des Gussteils kompensiert werden, um eine Materialanhäufung an einem Rippenfuß der Rippe zu vermeiden. Durch eine solche Gestaltung können erhebliche Mengen Material pro Gussteil eingespart werden.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird eine Durchmischung der Legierungsbestandteile der Schmelze auch im Bereich von solchen linearen Strukturen erreicht. Dabei wird die Strömung der Schmelze dort während des Gießvorgangs zumindest bereichsweise gezielt gestört. Dazu wird den linearen Strukturen der Gussform eine Turbulenzstruktur in Form von Aussparungen in den linearen Strukturen überlagert. An diesen Aussparungen werden Turbulenzen in der Strömung erzeugt und das Ausbilden der laminaren Strömung verhindert beziehungsweise wieder eine turbulente Strömung erzeugt. Die Aussparungen können dabei im Wesentlichen scharfkantig sein, um lokale Verwirbelungen an Kanten der Aussparungen zu erzeugen. Die Aussparungen werden beim Gießen durch die Schmelze aufgefüllt und bilden Erhebungen am Gussteil aus. Diese Erhebungen am Gussteil sind somit ein Abdruck der Turbulenzstruktur.

Der Abdruck beziehungsweise dessen Erhebungen am Gussteil weisen keine mechanische Funktion auf, d.h. sie beeinflussen mechanische Eigenschaften des Gussteils nicht oder zumindest nicht wesentlich. Die Erhebungen sind insbesondere gegenüber einer Wandstärke des Gussteils klein. Beispielsweise kann eine Abdruckhöhe der Erhebungen weniger als 50 %, weniger als 30 % oder sogar weniger als 15 % der Wandstärke betragen, wobei die Wandstärke als Mittelwert einer Wandstärke des Gussteils über dessen gesamte Erstreckung hinweg oder alternativ als Wandstärke in einem Bereich des Gussteils direkt angrenzend an die Erhebung zu verstehen ist.

Um durchgehend eine geringe Abdruckhöhe der Erhebungen zu erreichen und um Spannungsspitzen in den Erhebungen zu vermeiden, ist eine Kontur der Erhebungen beziehungsweise des Abdrucks an eine Kontur der linearen Strukturen angepasst. Die Erhebungen folgen also der Kontur der linearen Strukturen. Dem entsprechend kann eine durchschnittliche Abdruckhöhe des Abdrucks zwischen 5 % bis 50 % einer Wellentalhöhe des Wellentals betragen. Bevorzugt beträgt die Abdruckhöhe des Abdrucks zwischen 20 bis 40 % oder besonders bevorzugt, zwischen 25 bis 35 % der Wellentalhöhe.

Durch den hier vorgestellten Ansatz können unerwünschte lokale Konzentrationen von Legierungsbestandteilen in, an und/oder nach Bereichen vermieden werden, in denen sich herkömmlicherweise eine laminare Strömung beim Gießen ausbilden würde. Durch den Erhalt der gewünschten Mischungsverhältnisse beziehungsweise gewünschten Legierungszusammensetzung können die mechanischen Eigenschaften des Gussteils gezielt beeinflusst werden. Durch das sichere Erreichen der mechanischen Eigenschaften kann das Gussteil mit reduzierten Wandstärken gegossen werden und trotzdem eine hohe Dauerbelastbarkeit aufweisen. Durch die reduzierten Wandstärken kann das Gussteil ein niedriges Gewicht aufweisen. Weiterhin kann durch die zusätzlichen Aussparungen eine vergrößerte Oberfläche zwischen dem Druckgusswerkzeug und der Schmelze bereitgestellt werden und ein verbesserter Wärmeübergang von der Schmelze in das Druckgusswerkzeug erreicht werden. So kann eine Erstarrung des Gussteils beschleunigt werden und eine Taktzeit der Herstellung verkürzt werden. Durch den Erhalt der unterliegenden linearen Strukturen auch an der überlagerten Turbulenzstruktur kann eine mechanische Versteifung des Gussteils vermieden werden.

Nachfolgend werden mögliche Ausgestaltungen und Vorteile von Ausführungsformen der Trittelemente bzw. des Druckgusswerkzeugs in genaueren Einzelheiten beschrieben.

Trittelemente der vorgenannten Art werden in Personentransportanlagen eingesetzt, die als Fahrtreppe oder Fahrsteig ausgestaltet sind. Die Personentransportanlage weist hierbei ein umlaufend bewegbar angeordnetes Stufenband aus hintereinander angeordneten, miteinander gelenkig verbundenen Trittelementen auf. Das Stufenband weist in einem durch Benutzer begehbaren Bereich der Personentransportanlage eine bewegliche Nutzfläche aus, welche zwischen entgegengesetzten Zutrittsbereichen umlaufend verlagert werden kann. Ein Trittelement kann dabei eine Stufe der Fahrtreppe oder eine Palette des Fahrsteigs sein. Auf einer Oberseite eines Trittelements ist eine Trittfläche des Trittelements vorhanden. Die Nutzfläche ist aus den Trittflächen mehrerer Trittelemente zusammengesetzt. Die Trittflächen können bei einem Fahrsteig eine im Wesentlichen ebene Fläche ohne wesentlichen Höhenversatz ausbilden. Bei einer Fahrtreppe können die Trittflächen in einem schrägen Bereich der Fahrtreppe jeweils einen Höhenversatz zueinander aufweisen. Eine Stufe einer Fahrtreppe kann eine quer zur Trittfläche ausgerichtete, bogenförmige Vorderwange aufweisen.

Auf der Trittfläche, das heißt an einer Oberseite des Trittelements, ist eine Rippenstruktur aus Trittrippen angeordnet. Die Trittrippen sind in einer Transportrichtung der Personentransportanlage ausgerichtet, damit sie bei Zutrittsbereichen der Personentransportanlage mit dort angeordneten, feststehenden Kammstrukturen einer Kammplatte kämmen können. Das Kämmen der Rippenstrukturen kann ein Einziehen von Gegenständen in einen Spalt zwischen der Trittfläche und der Kammplatte am Ende der Personentransportanlage verhindern. Die Trittrippen können aufgrund einer Aushebe schräge konisch sein, also zu einem Rippenfuß hin dicker werden.

Auf einer Rückseite der Trittfläche, d.h. an einer Unterseite des Trittelements, ist eine Wellenstruktur aus benachbarten Wellentälern und dazwischenliegenden Wellenbergen angeordnet. Die Wellentäler sind ebenso in der Transportrichtung ausgerichtet und verlaufen parallel zu den Trittrippen. Die Wellentäler auf der Rückseite können genau unterhalb der Trittrippen auf der Trittfläche angeordnet sein. Anders ausgedrückt können die Wellentäler gegenüber den Trittrippen der Rippenstruktur angeordnet sein. Dabei kann jeder Trittrippe jeweils ein Wellental zugeordnet sein und jeweils das Wellental in einem kürzest möglichen Abstand zu der zugeordneten Trittrippe verlaufen. Durch die Wellentäler wird eine Materialanhäufung am Rippenfuß unterhalb der Trittrippen vermieden. Das Vorsehen der Wellentäler kann somit Material einsparen. Insbesondere kann das Vorsehen der Wellentäler dazu beitragen, dass eine Materialstärke an verschiedenen Stellen entlang des Trittelements weitgehend gleich bleibt, das heißt, beispielsweise um weniger als 50 %, vorzugsweise weniger als 30 % oder weniger als 10 % variiert.

Das Trittelement kann als Druckgussbauteil durch Druckguss in einer Kokille beziehungsweise in einem Druckgusswerkzeug urgeformt werden. Die Kokille kann im Wesentlichen von einer Seite zur anderen Seite mit Schmelze gefüllt werden, um Lufteinschlüsse zu vermeiden. Beim Füllen fließt die Schmelze rasch entlang einer Kontur eines Formhohlraums der Kokille. Da die Rippenstruktur und die Wellenstruktur im Wesentlichen lineare Strukturen sind und eine Flussrichtung der Schmelze beim Gießen beeinflussen, kann an diesen linearen Strukturen die Schmelze in eine laminare Strömung umschlagen.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz ist zumindest in Teilbereichen der linearen Strukturen, insbesondere der Wellenstruktur, eine Turbulenzstruktur eingearbeitet, um das Umschlagen in die laminare Strömung zu verhindern. Die Turbulenzstruktur kann aus beispielsweise scharfkantigen Aussparungen in der Kontur der Kokille bestehen.

Beim Vorbeiströmen an der Turbulenzstruktur werden an Kanten der Turbulenzstruktur Verwirbelungen beziehungsweise Turbulenzen in der Schmelze erzeugt. Die Verwirbelungen bewirken einen Umschlag einer eventuell laminaren Strömung in eine turbulente Strömung. Durch die turbulente Strömung wird gegenüber der laminaren Strömung eine Grenzschicht an der Kontur verringert und eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsverteilung in der Schmelze erreicht. Zumindest einer dieser Effekte führt gegenüber der laminaren Strömung zu einer verstärkten Durchmischung der Schmelze und somit zu einer gleichmäßigeren Verteilung von Eegierungsbestandteilen in der Schmelze.

Die Turbulenzstruktur in dem Druckgusswerkzeug kann eine Tiefe aufweisen, welche im Vergleich zu den Strukturen, die zur Bildung der Rippenstruktur und/oder der Wellentäler vorgesehen sind, klein ist, insbesondere weniger als 50 %, weniger als 40 % oder sogar weniger als 10 % von deren Tiefe aufweist. Dementsprechend kann der Abdruck, welcher an der Rückseite des Trittelements beim Gießen aufgrund der in dem Druckgusswerkzeug eingelassenen Turbulenzstruktur entsteht, eine geringe Abdruckhöhe im Vergleich zur Höhenabmessungen der Rippenstruktur und/oder der Wellentalhöhe der Wellenstruktur aufweisen. Aufgrund dieser geringen Abdruckhöhe beeinflusst der Abdruck die mechanischen Eigenschaften des Trittelements nicht oder allenfalls unwesentlich.

Die Turbulenzstruktur kann eine im Wesentlichen gleichbleibende Tiefe aufweisen, da der Verwirbelungseffekt nicht mit der Tiefe ansteigt. Anders ausgedrückt bilden die Aussparungen in dem Druckgusswerkzeug, welche die Turbulenzstruktur formen, eine Kontur des Negativs der Wellenstruktur ab oder zumindest im Wesentlichen ab. Mit anderen Worten kann eine Tiefe, um die die Turbulenzstruktur von einer Oberfläche des Formhohlraums in das Druckgusswerkzeug hineinragt, in allen Bereichen des Formhohlraums, insbesondere auch entlang der Vertiefungen des Negativs der Wellenstruktur, im Wesentlichen konstant sein. Dies bewirkt dementsprechend, dass der resultierende Abdruck aus der Wellenstruktur hervorsteht und eine Kontur der Wellenstruktur im Wesentlichen abbildet, oder anders ausgedrückt, in tieferhegenden Bereichen der Wellenstruktur im Wesentlich ebenso hoch über deren Oberfläche abragt wie in höherhegenden Bereichen derselben bzw. in Bereichen zwischen benachbarten Wellentälern.

Durch die im Wesentlichen gleichförmige Tiefe der Turbulenzstruktur kann ein Einfluss auf mechanische Eigenschaften des Trittelements beispielsweise aufgrund einer Versteifung durch die Abdrücke der Turbulenzstruktur sehr geringgehalten werden. Insbesondere kann so eine mechanische Überbelastung der Abdrücke bei einer Biegung des Trittelements vermieden werden.

Die Turbulenzstruktur kann zusätzlich auch auf der Rückseite der Vorderwange angeordnet sein.

Die Turbulenzstruktur kann in der Kontur der Wellenstruktur beispielsweise gleichartige Dellen als Aussparungen aufweisen, die über die Oberfläche gleichförmig verteilt sind. Die Aussparungen können auch länglich sein. Die Aussparungen können versetzt zueinander angeordnet sein. Insbesondere quer zu einer Strömungsrichtung ausgerichtete Kanten der Turbulenzstruktur können im Wesentlichen scharfkantig sein, wobei die Strömungsrichtung sich auf eine beim Gießen des Trittelements durch den Formhohlraum des Druckgusswerkzeugs fließende Schmelze bezieht. Der Abdruck der Turbulenzstruktur weist im Allgemeinen eine zu der Turbulenzstruktur komplementäre Form auf und ragt dementsprechend über eine umgebende Oberfläche des Trittelements ab. Der Abdruck der Turbulenzstruktur kann aus feinen Rippen bestehen, die aus der Wellenstruktur hervorstehen. Die feinen Rippen können schmal und niedrig sein. Die feinen Rippen können im Wesentlichen scharfkantig sein beziehungsweise lediglich gebrochene Kanten aufweisen. Insbesondere kann ein minimaler Krümmungsradius an abragenden Kanten des Abdrucks bzw. der feinen Rippen erheblich kleiner sein als minimale Krümmungsradien beispielsweise an der Rippenstruktur und/oder der Wellenstruktur.

Aussparungen für die Turbulenzstruktur bzw. insbesondere für die feinen Rippen können mit einem geringen Fertigungsaufwand in die Kontur der Kokille integriert werden. Beispielsweise können die Aussparungen programmgesteuert in die Kontur gefräst werden. Die feinen Rippen können zumindest in den Teilbereichen mit dem Abdruck der Turbulenzstruktur, durchgehend und der Wellenstruktur folgend, ausgestaltet sein.

Die feinen Rippen können in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sein. Insbesondere kann eine erste Gruppe von feinen Rippen in einer ersten Richtung entlang der Rückseite des Trittelements verlaufen und eine zweite Gruppe von feinen Rippen kann in einer zweiten Richtung entlang der Rückseite des Trittelements verlaufen. Die erste Richtung und die zweite Richtung können quer zueinander ausgerichtet sein.

Die feinen Rippen können an Knotenpunkten miteinander verbunden sein. Zwischen den feinen Rippen können von den feinen Rippen umschlossene Taschen angeordnet sein. Die Taschen können auf der Rückseite regelmäßig angeordnet sein. Die Taschen können geometrisch einfache Formen aufweisen. Beispielsweise können die Taschen rautenförmig, quadratisch, wabenförmig oder dreieckig sein. Die feinen Rippen können alternativ auch unterbrochen sein. Dabei können Knotenpunkte und folglich Materialanhäufungen an den Knotenpunkten vermieden werden.

Die feinen Rippen können in nur zwei unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sein, d.h. eine erste Gruppe von feinen Rippen kann in einer ersten Richtung verlaufen und eine zweite Gruppe von feinen Rippen kann in einer zweiten Richtung verlaufen. Dann können die Taschen viereckig sein. Die Taschen können waffelartig über die Teilbereiche verteilt sein. Aussparungen für feine Rippen in nur zwei Richtungen können schnell und kostengünstig in die Kokille eingebracht werden.

Die Knotenpunkte können in regelmäßigen Abständen angeordnet sein. Abstände der Knotenpunkte können verschieden von Abständen der Wellentäler sein. Die Knotenpunkte können unregelmäßig über die Wellenstruktur verteilt angeordnet sein. Die Turbulenzstruktur kann also eine andere Teilung/Raster wie die Wellenstruktur aufweisen. Dann können die Knotenpunkte bei verschiedenen Wellentälern unterschiedliche Relativpositionen zu den Wellentälern aufweisen. Durch unterschiedliche Teilungen/Raster können harmonische Schwingungen aufgrund der hervorgerufenen Turbulenzen vermieden werden. Alternativ kann die Turbulenzstruktur die gleiche Teilung/Raster wie die Wellenstruktur aufweisen. Dann können Knotenpunkte der feinen Rippen jeweils an gleichen Relativpositionen zu den Wellentälern angeordnet sein.

Die Aussparungen für die feinen Rippen können in einem Winkel quer zu einer Flussrichtung beim Gießen beziehungsweise quer zu den Wellentälern ausgerichtet sein. Die Aussparungen können insbesondere um mehr als 45° zur Flussrichtung beziehungsweise den Wellentälern ausgerichtet sein. Durch eine Schrägstellung der Aussparungen wird ein erhöhter Durchmischungseffekt der Schmelze erreicht.

Eine Abdruckhöhe der feinen Rippen über der Kontur der Wellenstruktur kann näherungsweise konstant sein. Die feinen Rippen sind der Kontur der Wellenstruktur angepasst, beziehungsweise folgen der Kontur der Wellenstruktur. Die feinen Rippen weisen eine Erhebung auf, wenn die Kontur der Wellenstruktur eine Erhebung aufweist. Die feinen Rippen weisen eine Vertiefung auf, wenn die Kontur der Wellenstruktur eine Vertiefung aufweist. Durch eine konstante Abdruckhöhe können Biegespannungsspitzen an höheren Stellen der feinen Rippen vermieden werden.

Die feinen Rippen am Trittelement beziehungsweise die Aussparungen für die feinen Rippen im Druckgusswerkzeug beziehungsweise in der Kokille können zumindest außerhalb der Wellentäler eine dreieckige Querschnittsfläche aufweisen. Die feinen Rippen können dadurch eine scharfkantige Rückseite aufweisen. Aussparungen mit dreieckiger Querschnitsfläche können ein geringes Volumen aufweisen und erhöhen ein Gesamtvolumen des Formhohlraums nur unwesentlich.

Der Abdruck der Turbulenzstruktur kann durch zumindest eine glate Auswerferfläche unterbrochen sein. Auch die Wellenstruktur kann durch die Auswerferfläche unterbrochen sein. An der Auswerferfläche kann ein Auswerfer der Kokille am Gussteil anliegen. Zum Entfernen des Gussteils aus der Kokille kann die Kokille geöffnet werden. Schieber der Kokille können zurückgezogen werden und die Auswerfer können ausfahren, gegen das Gussteil drücken und das Gussteil aus der Kontur der Kokille drücken. Die Auswerfer können rund beziehungsweise kreisringförmig sein und entsprechende Auswerferflächen auf dem Gussteil erfordern. Die Auswerferflächen können großflächig sein, um eine Verformung des Gussteils beim Auswerfen zu vermeiden. Bei kreisringförmigen Auswerferflächen kann sich die Turbulenzstruktur im inneren Kreis fortsetzen. Durch die Unterbrechung der Wellenstruktur im Bereich der Auswerferfläche kann das Gussteil dort eine erhöhte Steifigkeit aufweisen, um eine Verformung beim Auswerfen zu vermeiden.

Das Tritelement kann zumindest auf Teilbereichen von Seitenwangen des Tritelements ebenfalls Abdrücke von Turbulenzstrukturen zum Erzeugen einer turbulenten Strömung beim Gießen aufweisen. Die Abdrücke auf den Seitenwangen können eine andere oder die gleiche Teilung wie die Abdrücke auf der Wellenstruktur aufweisen. Die Abdrücke der Turbulenzstruktur auf den Seitenwangen können auf einer Außenseite der Seitenwangen angeordnet sein. Eine Innenseite der Seitenwangen kann glat sein. Die Abdrücke können durch eine Turbulenzstruktur auf seitlichen Schiebern der Kokille an die Seitenwangen angeformt werden. Die Schieber werden zum Auswerfen des Tritelements zurückgezogen und geben dadurch Hinterschnite an den Seitenwangen frei. Auf der Innenseite kann die Kokille ohne Schieber ausgeführt sein.

Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen von Verfahren einerseits und von Vorrichtungen andererseits beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefugten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Trittelements gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer Turbulenzstruktur auf einer Rückseite eines Trittelements gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Merkmale.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Trittelements 100 für eine Personenbeförderungsanlage. Die Personenbeförderungsanlage kann eine Fahrtreppe oder ein Fahrsteig sein. Das Trittelement 100 ist hier eine Stufe einer Fahrtreppe, kann aber auch beispielsweise eine Palette eines Fahrsteigs sein. Das Trittelement 100 ist ein Druckgussteil. Das Trittelement 100 weist auf einer Oberseite eine Trittfläche 102 auf. Auf der Trittfläche 102 können beförderte Personen mit ihren Füßen stehen.

Auf einer Oberseite der Trittfläche 102 weist das Trittelement 100 eine Rippenstruktur 104 aus Trittrippen auf. Auf einer Rückseite 106 der Trittfläche 102 weist das Trittelement 100 eine der Rippenstruktur 104 entsprechende Wellenstruktur 108 aus Wellentälern 202 (siehe auch Figur 2) auf. Die Trittrippen und die Wellentäler 202 sind aneinander ausgerichtet und genau gegenüberliegend auf der Trittfläche 102 und der Rückseite 106 angeordnet. Die Wellenstruktur 108 verhindert eine Materialanhäufung an Rippenfüßen der Trittrippen. Dadurch weist die Trittfläche 102 eine gleichmäßigere Wandstärke auf als ohne die Wellenstruktur 108.

In Teilbereichen 110 ist die Wellenstruktur 108 durch Abdrücke 112 einer Turbulenzstruktur zum Erzeugen von Verwirbelungen beim Gießen überlagert. Die Turbulenzstruktur ist eine Hilfsstruktur für die Herstellung des Trittelements 100 durch einen Druckgussprozess. Während der Herstellung wird eine schmelzflüssige Metalllegierung beziehungsweise eine Schmelze, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, in ein Druckgusswerkzeug eingebracht und erstarrt in einem Formhohlraum des Druckgusswerkzeugs. Das Druckgusswerkzeug ist aus Metall und kann als Kokille bezeichnet werden. Die Schmelze füllt den Formhohlraum ausgehend von einem Anguss der Kokille aus und formt dabei eine Kontur des Formhohlraums ab. Dann kühlt die Schmelze im Formhohlraum ab und erstarrt zu dem Druckgussteil. Das erstarrte Druckgussteil weist dann eine inverse Kontur des Formhohlraums auf. Der Formhohlraum bildet also eine Negativform des Druckgussteils ab.

Eine Oberfläche des Formhohlraums ist im Wesentlichen glatt beziehungsweise weist eine geringe Rauheit auf. An der glatten Oberfläche und insbesondere an linearen Strukturen des Formhohlraums, wie beispielsweise für die Rippenstruktur 104 und die Wellenstruktur 108 kann die Schmelze beim Füllen des Formhohlraums in eine laminare Strömung umschlagen. Durch die laminare Strömung können sich Legierungsbestandteile der Schmelze ungleich verteilen beziehungsweise können sich lokale

Konzentrationsunterschiede der Legierungsbestandteile ausbilden. Das kann unerwünscht sein.

Die Turbulenzstruktur verbessert eine Durchmischung der Legierungsbestandteile der Schmelze während des Füllens des Formhohlraums durch das Verursachen beziehungsweise Wiederherstellen einer turbulenten Strömung zumindest im Bereich der Teilbereiche 110. Die Abdrücke 112 der Turbulenzstruktur auf dem Trittelement 100 entstehen durch Abformen der Turbulenzstruktur des Druckgusswerkzeugs.

Die Abdrücke 112 der Turbulenzstruktur erstrecken sich in einem Ausführungsbeispiel von einer Vorderkante des Trittelements 100 bis zu einer Hauptversteifungsrippe 114 auf der Rückseite 106. Durch die Turbulenzstrukturtritt die Schmelze stark durchmischt in eine Kavität des Druckgusswerkzeugs für die Hauptversteifungsrippe 114 ein. Dadurch werden lokale Aufkonzentrationen von einzelnen Legierungsbestandteilen der Schmelze vermieden. Insbesondere können lokal erhöhte Konzentrationen von Oxiden im Bereich der Hauptversteifungsrippe 114 vermieden werden. Diese lokal erhöhten Konzentrationen würden eine Steifigkeit der Hauptversteifungsrippe 114 lokal überhöhen und die Hauptversteifungsrippe 114 lokal verspröden. Durch die gute Durchmischung aufgrund der Turbulenzstruktur kann in der Hauptversteifungsrippe 114 eine weitestgehend homogene Durchmischung der Legierungsbestandteile erreicht werden. Die Hauptversteifungsrippe 114 kann dadurch mit einer geringen Wandstärke von beispielsweise 1,4 Millimeter ausgeführt sein, da die Hauptversteifungsrippe 114 mit reduzierten Belastungsreserven ausgeführt werden kann. Mit anderen Worten wirkt sich die Turbulenzstruktur nicht nur unmittelbar auf die mit den Abdrücken 112 belegten Flächen aus, sondern insbesondere auch auf angrenzende Bereiche des Trittelementes 100 wie die Hauptversteifungsrippe 114, welche keine Abdrücke aufweist.

In einem Ausführungsbeispiel weist das Trittelement 100 vier getrennte Teilbereiche 110 mit Abdrücken 112 der Turbulenzstruktur auf. Die Teilbereiche 110 sind beabstandet nebeneinander zwischen der Vorderkante und der Hauptversteifungsrippe 114 angeordnet.

In einem Ausführungsbeispiel sind in dem zumindest einen Teilbereich 110 Auswerferflächen 116 für Auswerfer des Druckgusswerkzeugs angeordnet. Die Auswerferflächen 116 sind hier großflächige Kreisringe ohne Wellenstruktur 108 und ohne Abdrücke 112 der Turbulenzstruktur. In Innenkreisen der Auswerferflächen 116 setzen sich die Wellenstruktur 108 und die Abdrücke 112 der Turbulenzstruktur fort. Die turbulente Strömung schlägt im Bereich der Auswerferflächen 116 nicht in eine laminare Strömung um. Die Auswerferflächen 116 verringern also die Durchmischung beim Füllen des Formhohlraums im Wesentlichen nicht. Zusätzlich sind die Auswerferflächen 116 an allen Seiten von den Abdrücken 112 der Turbulenzstruktur umgeben, sodass die aus den Bereichen der Auswerferflächen 116 weiterströmende Schmelze erneut verwirbelt wird.

In einem Ausführungsbeispiel sind zumindest auf Teilbereichen 110 von Seitenflächen 118 von Seitenwangen 120 des Trittelements 100 weitere Abdrücke 112 von Turbulenzstrukturen des Druckgusswerkzeugs angeordnet. Die Turbulenzstrukturen verbessern auch bei den Seitenwangen 120 die Durchmischung der Schmelze beim Gießen und Verhindern unerwünschte Aufkonzentrationen von bestimmten Legierungsbestandteilen.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung von Abdrücken 112 einer Turbulenzstruktur auf der Wellenstruktur 108 eines Trittelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Trittelement 100 entspricht dabei im Wesentlichen dem Trittelement in Fig. 1. Hier ist ein Teilausschnitt eines Teilbereichs 110 im Detail dargestellt. Die Abdrücke 112 bestehen aus niedrigen, feinen Rippen 200, die aus der Wellenstruktur 108 vorstehen. Die feinen Rippen 200 sind hier ca. 45° quer zu den Wellentälern 202 der Wellenstruktur 108 beziehungsweise einer Strömungsrichtung beim Füllen des Formhohlraums angeordnet. Die feinen Rippen 200 sind im Formhohlraum als Nuten in der Kontur des Formhohlraums ausgebildet. An Kanten der Nuten werden bei jeder Nut Verwirbelungen in der Schmelze verursacht. Die Schmelze wird dadurch in eine turbulente Strömung versetzt und stark durchmischt. Die Nuten beziehungsweise die feinen Rippen 200 sind im Vergleich zu anderen versteifenden Bestandteilen der Kontur niedrig und erfüllen am Trittelement 100 keine wesentliche mechanische Funktion.

Um durchgehend eine geringe Abdruckhöhe der feinen Rippen 200 beziehungsweise Erhebungen zu erreichen und um Spannungsspitzen in den Rippen 200 zu vermeiden, ist eine Kontur der feinen Rippen 200 an eine Kontur der Wellenstruktur 108 angepasst. Die feinen Rippen 200 folgen also der Kontur der Wellenstruktur 108. Dem entsprechend beträgt eine durchschnittliche Abdruckhöhe HA der Abdrücke 112 zwischen 5 % bis 50 % einer Wellentalhöhe HW des Wellentals 202. Bevorzugt beträgt die Abdruckhöhe HA des Abdrucks 112 zwischen 20 bis 40 % oder besonders bevorzugt, zwischen 25 bis 35 % der Wellentalhöhe HW.

In einem Ausführungsbeispiel bestehen die Abdrücke 112 aus sich in zwei entgegengesetzten Richtungen kreuzenden Gruppen von feinen Rippen 200. Die feinen Rippen 200 sind an Knotenpunkten 204 miteinander verbunden.

In einem Ausführungsbeispiel weisen die feinen Rippen 200 gleichmäßige Abstände auf. Dabei sind die Abstände so gewählt, dass die Knotenpunkte 204 in unterschiedlichen Relativpositionen zu den Wellentälern 202 der Wellenstruktur 108 angeordnet sind.

In einem Ausführungsbeispiel folgt eine Oberkante der feinen Rippen 200 beziehungsweise ein Rippenkopf der feinen Rippen 200 exakt der Kontur der darunterliegenden Wellenstruktur 108. Dadurch sind die feinen Rippen 200 immer gleich hoch und weisen im Bereich der Wellentäler 202 ebenfalls Vertiefungen auf. Dadurch wird eine mechanische Belastung der feinen Rippen 200 im Bereich der Wellentäler 202 bei einer Biegung des Trittelements 100 reduziert. Nachfolgend werden mögliche Ausgestaltungen der Erfindung nochmals zusammengefasst bzw. mit einer geringfügig anderen Wortwahl dargestellt.

Es wird eine Stufe mit einer waffelartigen Rippenstruktur auf der Unterseite der Stufentrittfläche vorgestellt.

Diese waffelartige Rippenstruktur ist dort vorteilhaft, um eine Wellenstruktur aus Rillen an der Stufen-Unterseite im Bereich der Trittflächen-Stege zur Gewichtsreduktion unterhalb der Trittfläche zu optimieren. Ohne waffelartige Rippenstruktur könnte es zu lokalen Aluminium-Oxidkonzentrationen vor allem im mittleren Bereich der großen Versteifungsrippe kommen, was zu einer strukturellen Schwächung der Aluminium- Druckguss-Stufe fuhren würde. Die waffelartige Rippenstruktur dient somit hauptsächlich der Verwirbelung der Schmelze beim Druckgussvorgang. Die feinen Rippen der waffelartigen Rippenstruktur werden der Oberfläche der Wellenstruktur nachgeführt. Dies führt zu einer Verhinderung von Rissbildungen ausgehend von Rippenspitzen durch Anpassung an die Wellenstruktur. Durch die nachgeführten feinen Rippen resultieren eine unverändert hohe Elastizität und eine Vermeidung von Spannungskonzentrationen. Unter Belastung könnte es im Bereich der Wellentäler 202 bei gerader Rippenführung infolge der Biegung zu hohen Biegespannungskonzentration in der äußersten Faser der feinen Rippen kommen. Zudem wird durch die nachgeführten feinen Rippen nochmals etwas Material eingespart, was bei hohen Stückzahlen erhebliche Materialkosten spart.

Die waffelartige Rippenstruktur kann an der ganzen Unterseite angeordnet sein. Die waffelartige Rippenstruktur kann auch nur partial an der Unterseite angeordnet sein. Die Fläche mit der Wellenstruktur und den Rippenstrukturen kann plane Bereiche aufweisen. Die planen Bereiche können beispielsweise Ringflächen für Auswerfer sein. Aufgrund ihrer begrenzten Ausdehnung beeinträchtigen die planen Bereiche die turbulente Strömung kaum.

An den Seitenflächen der Seitenwangen kann ebenfalls eine waffelartige Rippenstruktur angeordnet sein. Der Randbereich rechts und/links kann mit einer Ausnehmung ausgeführt sein. Das Trittelement kann als einstückiges Aluminiumdruckgussteil ausgeführt sein. Alternativ kann das Trittelement mehrstückig sein. Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausfuhrungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausfuhrungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Patentansprüche

1. Trittelement ( 100) für eine Personenbeförderungsanlage, wobei das Trittelement (100) auf einer Trittfläche (102) aus Metalldruckguss eine Rippenstruktur (104) und auf einer der Rückseite (106) der Trittfläche (102) eine Wellenstruktur (108) aufweist, wobei je ein Wellental (202) der Wellenstruktur (108) gegenüber einer Trittrippe der Rippenstruktur (104) angeordnet ist, wobei auf zumindest einem Teilbereich (110) der Wellenstruktur (108) ein Abdruck (112) einer in einem Druckgusswerkzeug für das Trittelement (100) ausgebildeten Turbulenzstruktur zum Erzeugen einer turbulenten Strömung beim Gießen des Trittelements (100) angeordnet ist, wobei der Abdruck (112) aus der Wellenstruktur (108) hervorsteht und einer Kontur der Wellenstruktur (108) folgend, die Wellellenstruktur (108) abbildet.

2. Trittelement (100) nach Anspruch 1, wobei eine durchschnittliche Abdruckhöhe (HA) des Abdrucks (112) zwischen 5 bis 50 %; bevorzugt zwischen 20 bis 40 %; besonders bevorzugt zwischen 25 bis 35 % einer Wellentalhöhe (HW) des Wellentals (202) ist.

3. Trittelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abdruck (112) aus durchgehenden, feinen Rippen (200) besteht.

4. Trittelement (100) nach Anspruch 3, wobei die feinen Rippen (200) in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sind und an Knotenpunkten (204) miteinander verbunden sind, wobei zwischen den feinen Rippen (200) von den feinen Rippen (200) umschlossene Taschen angeordnet sind.

5. Trittelement (100) Anspruch 4, wobei die Knotenpunkte (204) in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, wobei Abstände der Knotenpunkte (204) verschieden von Abständen der Wellentäler (202) sind.

6. Tritelement (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die feinen Rippen (200) in einem querenden Winkel zu den Wellentälern (202) ausgerichtet sind.

7. Tritelement (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei eine Abdruckhöhe (HA) der feinen Rippen (200) über der Kontur der Wellenstruktur (108) näherungsweise konstant ist.

8. Tritelement (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die feinen Rippen (200) zumindest außerhalb der Wellentäler (202) eine dreieckige Querschnitsfläche aufweisen.

9. Tritelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abdruck (112) durch zumindest eine Auswerferfläche (116) unterbrochen ist.

10. Tritelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Tritelement (100) zumindest auf Teilbereichen (110) von Seitenwangen (120) des Tritelements (100) ebenfalls Abdrücke (112) von Turbulenzstrukturen des Druckgusswerkzeugs aufweist.

11. Druckgusswerkzeug für ein Tritelement einer Personentransportanlage, wobei in einem Formhohlraum des Druckgusswerkzeugs ein Negativ einer Rippenstruktur (104) einer Tritfläche (102) des Tritelements (100) und gegenüberliegend dazu im Formhohlraum ein Negativ einer zu der Rippenstruktur (104) korrespondierenden Wellenstruktur (108) einer Rückseite (106) der Tritfläche (102) ausgebildet ist, wobei je ein Negativ eines Wellentals (202) der Wellenstruktur (108) gegenüber einem Negativ einer Tritrippe der Rippenstruktur (104) angeordnet ist, wobei zumindest auf einem Teilbereich (110) des Negativs der Wellenstruktur (108) eine Turbulenzstruktur zum Erzeugen einer turbulenten Strömung beim Gießen des Tritelements (100) angeordnet ist, wobei die Turbulenzstruktur aus Aussparungen im Druckgusswerkzeug besteht, wobei die Aussparungen einer Kontur des Negativs der Wellenstruktur (108) folgend, die Wellenstruktur abbilden.