JP4325417B2

JP4325417B2 - 油圧緩衝器

Info

Publication number: JP4325417B2
Application number: JP2004021141A
Authority: JP
Inventors: 弘木川; 光芳井村; 誠治渡辺; 昌明朱
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2024-01-29
Also published as: JP2004324879A

Description

本発明はエレベータ用油圧緩衝器に関するものであり、特に高速エレベータに用いられる油圧緩衝器に関するものである。

エレベータの油圧緩衝器は、何らかの異常原因によりエレベータかごが最下階を行き過ぎて昇降路ピット部へ下降した時、衝撃を少なくし、かごを停止させる安全装置である。
このような油圧緩衝器としては、作動油を内蔵した中空体と、上記中空体内に進入する中空の衝き体とで構成されるものがあった（例えば、特許文献１参照。）。上記緩衝器においては、緩衝されるべき構造物、例えばエレベータが衝き当たった際、上記中空体内の作動油が絞り孔を通じて衝き体内部に圧送されるようになっている。

一般に、油圧緩衝器の高さはエレベータかごの衝突速度の２乗に比例して長くなる。近年ビルの高層化に伴ない高速エレベータが要求され、長尺の油圧緩衝器が製作されている。その結果、ピットを深くする必要があり、ピット建設費用が増大するばかりでなく、長尺の油圧緩衝器の製作・据付・保守等にも費用が増大し、各作業の点からも多くの問題があった。
これらを解消する目的で順次小径に形成された複数のプランジャを同心に重合して緩衝器の高さを低くした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

このような油圧緩衝器は、ベースシリンダ内に伸縮プランジャを弾性支持する構成であり、伸縮プランジャは順次小径に形成されて軸方向に伸縮可能に構成された複数段のプランジャから成る。また、ベースシリンダ内、及び最上段を除く各プランジャの内部には作動油が封入されている。また、上記油圧緩衝器においては、ベースシリンダの内底部中央には上部から下部に向って太くなるよう形成された油圧制御棒が立設されている。また、複数段のプランジャのうち最下段のプランジャは、圧縮時に上段のプランジャが順次収納される上側プランジャ部と、圧縮時に制御棒及びベースシリンダ内の作動油が収納される中空状の下側プランジャ部とで構成されている。下側プランジャ部の底部には油圧制御棒に対応するオリフィスが設けられている。さらに最上段を除く各プランジャには圧縮時にプランジャ内の作動油を収納する空所が設けられている。

何らかの異常によりエレベータかごが上記油圧緩衝器に衝突すると、最上段のプランジャが降下して次段のプランジャ内に進入する。プランジャ内の作動油は連通孔を通って次プランジャに設けられた空所内に噴出すると共に次段のプランジャに押圧力を伝え、次段のプランジャが押し下げられる。同様にして順次、各段のプランジャが押し下げられ、最下段のプランジャが押下げられることにより、ベースシリンダ内の作動油がオリフィスと油圧制御棒とのすき間から最下段のプランジャの中空状の下側ブランジャ内に噴出する。このようにして複数段のプランジャがベースシリンダ内に進入し、その際の作動油の移動に伴う圧力差により緩衝機能が生じる。とくに、上記油圧緩衝器においては、ベースシリンダ底部に設けた油圧制御棒が上部から下部に向って太くなるよう形成されており、作動油が通過するすき間の面積は、最下段のプランジャが下がるに従い小さくなる。その結果、作動油の流体抵抗は順次増大し、下降速度を減殺し、衝撃を漸減吸収できるようになっている。

特開昭４９−４９３４６号公報（第２−４頁、第１図）特開平４−２１７５７７号公報（第３頁、図１）

従来の油圧緩衝器は以上のように構成されており、緩衝器が圧縮された場合、一段の緩衝器においては、中空体内の作動油は衝き体内に流入するため、衝き体内には作動油の体積分の空間が必要である。さらに、一段の緩衝器においては、衝き体はエレベータの衝突による衝撃に耐えるだけの強度が必要なため、ある程度の壁厚が必要とされる。したがって、衝き体の外径、およびその外側に設けられる中空体の外径は大きくならざるをえなかった。そのため、緩衝器本体が大きくなる問題があった。

また、複数のプランジャを同心に重合した多段の油圧緩衝器においては、各プランジャが全て下段のプランジャ及びベースシリンダ内に押し下げられた状態（以下、全圧縮と称す）の高さは、最下段のプランジャの高さによって決定されていた。
また、最下段のプランジャとベースシリンダとの間の減速特性は、油圧制御棒形状とオリフィスの隙間面積を最適に設定することにより、一定の荷重に対しては所望の特性が得られる。しかしながら、上段のプランジャの変位に対しては流体抵抗は一定であり、上段のプランジャの減速特性は変化させることができない。即ち、上段のプランジャにおいては衝突初期の速度が大きいほど減速度は大きくなる。また、同じ衝突速度で衝突する場合は衝突する荷重が軽いほど減速度は大きくなる。したがって、設計の自由度が小さいため、適用荷重範囲が小さくならざるを得ないという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、所要の減速特性が得られる、設計の自由度の大きな油圧緩衝器を提供するものである。
また、全圧縮時の高さが低く、かつ大きな油室が不要な小型の油圧緩衝器を提供するものである。

本発明の油圧緩衝器は、作動油が充填されたベースシリンダと、このベースシリンダに進入し、順次小径に形成されて軸方向に伸縮可能に構成された複数段のプランジャとからなり、各段のプランジャが上記ベースシリンダまたは下段のプランジャに進入する際、作動油の移動に伴う圧力差により緩衝機能を生じるように構成された油圧緩衝器において、
少なくとも２段以上のプランジャが上記ベースシリンダまたは下段のプランジャに同時に進入すると共に、上記少なくとも２段以上のプランジャの進入に対して、それぞれ、進入深さに伴ない流体抵抗が変化するように構成したものであって、上記少なくとも２段以上のプランジャの進入により、ベースシリンダまたは下段のプランジャが吸収する衝突エネルギーの割合を、上記油圧緩衝器に最小適用荷重が作用した場合のピーク減速度と、最大適用荷重が作用した場合のピーク減速度が等しくなるように決定するように構成したものである。

この発明は、作動油が充填されたベースシリンダと、このベースシリンダに進入し、順次小径に形成されて軸方向に伸縮可能に構成された複数段のプランジャとからなり、各段のプランジャが上記ベースシリンダまたは下段のプランジャに進入する際、作動油の移動に伴う圧力差により緩衝機能を生じるように構成された油圧緩衝器において、
少なくとも２段以上のプランジャが上記ベースシリンダまたは下段のプランジャに同時に進入すると共に、上記少なくとも２段以上のプランジャの進入に対して、それぞれ、進入深さに伴ない流体抵抗が変化するように構成したものであって、上記少なくとも２段以上のプランジャの進入により、ベースシリンダまたは下段のプランジャが吸収する衝突エネルギーの割合を、上記油圧緩衝器に最小適用荷重が作用した場合のピーク減速度と、最大適用荷重が作用した場合のピーク減速度が等しくなるように決定するように構成したので、減速設計の自由度が増すため、所望の減速特性が得られ、安全性を高めることが可能となる。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による油圧緩衝器を示す断面構成図であり、図２及び図３は本発明の実施の形態１による油圧緩衝器を示す側面図及び上面図である。図において、油圧緩衝器は、作動油が充填されたベースシリンダ１と、このベースシリンダ１の内部に設けられた制御シリンダ１１に嵌合、摺動して進入する第１プランジャ２と、第１プランジャ２の内部に設けられた制御シリンダ２１に嵌合、摺動してに進入する第２プランジャ３とで構成されている。制御シリンダ１１、２１には各々複数のオリフィス１１、２２がシリンダ軸方向に適宜設けられている。第２プランジャ３の頂部には、エレベータかごまたは釣合オモリなどの昇降体とプランジャとの、金属同士の接触を防ぐためにクッション材４が設けられている。制御シリンダ２１と第１プランジャ２の外周壁２３との間には油室２４が形成される。また、第１プランジャ２の底部には油室２４とベースシリンダ１とを連通させる油通路２５が設けられている。また、第２プランジャ３の外周部下部には摺動部材３０が設けられ、第２プランジャ３は制御シリンダ２１の内壁を油密を保持しながら摺動して第１プランジャ２内に進入する。第２プランジャ３により加圧された第１プランジャ２内の作動油はオリフィス群２２を通過することで減圧され、油室２４を経由して、油通路２５へ導かれる。また、第１プランジャ２の外周部下部には摺動部材２０が設けられ、第１プランジャ２は制御シリンダ１１の内壁を油密を保持しながら摺動してベースシリンダ１内に進入する。第１プランジャ２により加圧されたベースシリンダ１内の作動油はオリフィス群１２を通過することで減圧され、制御シリンダ１１の外側に形成された第１油室１４ａ及び第２油室１４ｂへ導かれる。第１油室１４ａは制御シリンダ１１の外周部に設けられ、第２油室１４ｂは第１油室１４ａの外側に、図３に示すように設けられている。第１油室１４ａと第２油室１４ｂとの間にはベースシリンダ壁１３が設けられ、最外郭に設けられた第２油室１４ｂは、ベースシリンダ壁１３の下部に設けられた油通路１５により第１油室１４ａと連通している。第１油室１４ａおよび第２油室１４ｂの高さは、各プランジャ２、３を全圧縮した時の高さよりも低く構成されている。第２油室１４ｂ内には内壁に沿って摺動するピストン１７が設けられており、ピストン１７は第２油室１４ｂ内の作動油を密閉すると共に、油圧緩衝器内全体の作動油に所定の圧力を付与し、所定の油面を保持するのに十分な重量を有する、これにより第２油室１４ｂは第１油室１４ａと同じ高さであり、各プランジャ２、３を全圧縮した時の高さよりも低く構成されているが、第２油室１４ｂの内部には空間部１６が形成される。第１油室１４ａから油通路１５を経由して第２油室１４ｂへ導かれた作動油はピストン１７を空間部１６へと押し上げ、第２油室１４ｂ内に貯蔵される。第２油室１４ｂの頂部にはピストン１７の上下によってピストンにかかる下向きの圧力が変動しないように空気孔１８が開けてある。

また、本実施の形態の油圧緩衝器においては、圧縮された各プランジャ２、３を圧縮前の状態に伸長する復帰バネ５、６をプランジャ各々に設けている。また、各プランジャ２、３を構成する構造部材の重量は、上記復帰バネ５、６により支持される。

各プランジャに設けた復帰バネ５、６は、図２、３に示すように、バネ同志互いに干渉しないように、水平面の円周上にずらして配置される。
図２、３により復帰バネ及び給油口の配置について説明する。第２プランジャ３の上部には復帰バネ６の上部端末固定板６１が設けられ、バネの中心部にはバネの横変形を防止する通しボルト６０が設けられている。復帰バネ６の下部端末は第１プランジャ２の上部に固定されたバネ固定板５１に固定され、通しボルト６０はバネ固定板５１と遊嵌される。また、バネ固定板５１は復帰バネ５の上部端末を固定し、通しボルト５０を固定する。復帰バネ５の下部端末はベースシリンダ１に取付けられたバネ固定板５２に固定され、通しボルト５０はバネ固定板５２と遊嵌される。
各バネ５、６は、図３に示すように配置することにより、互いに干渉を起こし難くできる。
また、作動油が封入されるプランジャのうち最上段である第１プランジャ２の上部には給油口７が設けられるが、この給油口７は図３に示すように、復帰バネ６と干渉しない位置に配置するとよい。

次に緩衝動作について説明する。
無負荷時の油圧緩衝器は図１に示すように、ピストン１７で仕切られた第２油室１４ｂの下側の空間、第１油室１４ａ、制御シリンダ１１、油室２４、および制御シリンダ２１内が作動油で満たされている。何らかの異常によりエレベータかご（あるいは釣合オモリ）が油圧緩衝器に衝突すると、第２プランジャ３が第１プランジャ２の制御シリンダ２１内を降下する。この時、制御シリンダ２１と第２プランジャ３とに囲まれた空間はオリフィス群２２を除いて密閉されているため、制御シリンダ２１内部の作動油は加圧され、第２プランジャ３を上方に支え、減速力をエレベータかごに与えながら第１プランジャ２を下方へ押し下げる。第２プランジャ３が制御シリンダ２１に進入した体積分だけ、作動油はオリフィス群２２の開口部から油室２４内に噴出し、流体抵抗により減圧される。なお、第２プランジャ３の下降にしたがって制御シリンダ２１に設けたオリフィス群２２の総開口面積は減少し、流体抵抗は徐々に大きくなる。油室２４は油通路２５を通して制御シリンダ１１内の空間とつながっている。油通路２５の開口面積はオリフィス群２２の開口面積と比較して大きくとってあるので、油室２４と制御シリンダ１１内の圧力はほぼ等しくなる。制御シリンダ２１内部の圧力により第１プランジャ２は下方に押し下げられるが、このとき制御シリンダ１１内部には油通路２５からも作動油が流入しており、制御シリンダ１１内部の作動油は加圧され、第１プランジャ２を上方に支える方向に力を発生する。この状態で制御シリンダ２１内部の圧力は、油室２４、制御シリンダ１１内部の圧力よりも高いので、制御シリンダ２１内部への作動油の逆流はなく、第１プランジャ２が制御シリンダ１１内に進入した体積分と、油通路２５を通過し制御シリンダ１１内に流入した作動油の体積分とだけ、オリフィス群１２の開口部から第１油室１４ａへ作動油が噴出する。オリフィス群１２の開口部から噴出する作動油は流体抵抗により減圧され、ピストン１７の質量により油室１４ａの作動油に常時与えられている圧力まで減圧される。この場合も同様に、第１プランジャ２の下降にしたがって制御シリンダ１１に設けたオリフィス群１２の総開口面積が減少し、流体抵抗が大きくなる。第１油室１４ａは油通路１５を通して第２油室１４ｂとつながっており、第１油室１４ａは既に作動油で満たされているので、噴出した作動油は第２油室１４ｂのピストン１７を押し上げる。油通路１５の開口面積はオリフィス群１２の開口面積と比較して大きくとってあるので、第１油室１４ａと第２油室１４ｂ内の作動油の圧力はほぼ等しくなる。この圧力は、ピストン１７の摺動抵抗を無視すれば、ピストンの荷重による圧力と大気圧との和と同じレベルに常に保たれる。この圧力レベルは、緩衝動作時のように油圧緩衝器に大きな荷重がかかった状態では、制御シリンダ２１内や制御シリンダ１１内などの圧力と比較して小さいため、油室１４ａ、１４ｂ内の作動油はもはや減速性能に関与しない。以上の一連の動作は圧力変化に伴う変化であるので、実際には同時に成立する。

次に復帰動作について説明する。
油圧緩衝器が全圧縮された状態から、第２プランジャ３に載っている荷重を除去すると、第１プランジャ２、第２プランジャ３などの可動部分は復帰バネ５、６の働きと、以下に述べる作動油の流れとにより徐々に伸長し、やがて元の状態に戻る。このとき、第２油室１４ｂに貯蔵されていた作動油は、ピストン１７の質量により押し込まれ、緩衝動作時とは逆の流れにより、油通路１５から第１油室１４ａ、制御シリンダ１１のオリフィス群１２、油通路２５、油室２４、制御シリンダ２１のオリフィス群２２を経由し、各空間を徐々に満たしてゆく。

次に、本実施の形態の油圧緩衝器における減速特性について説明する。
一般に、一定面積のオリフィスを通過する際の圧力降下は速度の二乗に比例するため、衝突速度の大きい衝突初期の減速度が大きく、搭乗者に不快感を与えるのみならず、安全上好ましくない。一方、本実施の形態のごとく、プランジャの下降にしたがって制御シリンダに設けたオリフィス群の総開口面積が減少し、流体抵抗が大きくなるような構成とすれば、一定の荷重に対しては、速度の大きい衝突初期から停止まで一定の圧力降下を実現することが可能となる。
従来の多段油圧緩衝器では、プランジャの下降にしたがってオリフィス面積が減少するような構成は一段だけであり、その他の段はオリフィス面積が一定であったので設計の自由度が小さく、また、荷重が変化すると減速性能も変化してしまうため適用荷重範囲が狭いという欠点があった。しかし、本実施の形態では、少なくとも２段以上のプランジャの下降に対して、それぞれ下降に伴ないオリフィス群の総開口面積が減少するような構成としており、それぞれのオリフィスの大きさ、個数等を最適に設定することにより、所望の減速特性を得ることが可能となる。また、適用荷重範囲を大きくできる。

即ち、本実施の形態においては、それぞれの制御シリンダにおけるオリフィス群の総開口面積を所定値に選定することにより、油圧緩衝器が吸収すべきかごの全運動エネルギー（衝突エネルギー）の内、第１プランジャの進入により吸収される衝突エネルギーの割合と第２プランジャの進入により吸収される衝突エネルギーの割合を任意に選択することが出来る。即ち、緩衝器の吸収すべき衝突エネルギーは、端的に言えば最大適用荷重と衝突速度により決まる運動エネルギーである。本実施の形態による油圧緩衝器によれば、各段のプランジャーの進入により吸収されるエネルギーの総和を前述の運動エネルギーと等しくさえしておけば、各段毎に吸収するエネルギーは任意に選択できる。エレベータの油圧緩衝器は許容衝突速度に対して、ある荷重範囲をもって設計されるが、本実施の形態においては、各段が分担する衝突エネルギーの割合を調整することができ、その結果、広範囲の荷重に対し所要の減速特性が得られるようになる。

図４および図５は、各段が分担する衝突エネルギーの割合を変えた場合の減速特性を表す図であり、第１プランジャと第２プランジャの吸収するエネルギーの分担が等しいとした場合と、第１プランジャの吸収能力を第２プランジャよりも大きくした場合とにおける、緩衝器衝突時の昇降体の減速度の時間変化をシミュレーションにより求めた結果である。縦軸は昇降体にかかる加速度であり、重力加速度と同じ方向を正としている。図４は昇降体重量を最小適用荷重とした場合、図５は昇降体重量を最大適用荷重とした場合である。図４、図５において、衝突エネルギーに対して各プランジャの吸収分担を等しくした場合は、設計荷重（すなわち最大荷重）に対しては減速度のピークが小さく、良い結果を得るが、最小荷重に対しては減速度のピークが非常に大きくなっている。一方、プランジャの吸収分担を変えた場合は、最大荷重に対するピークは大きくなるものの、最小荷重に対するピークは等分担の場合よりも小さくでき、結果的に適用荷重領域全体においてはピーク減速度が小さくなっている。このように各段のプランジャのエネルギー吸収能力を適宜選択することにより、最小適用荷重時におけるピーク減速度と、最大適用荷重によるピーク減速度をほぼ等しくできる。その結果、適用荷重範囲内のピーク減速度を小さくでき、安全性を増すことが出来る。また、逆にピーク減速度を限定する場合は、適用荷重範囲を拡大することができる。例えば望ましい減速度の条件は、通常１Ｇ以下、または２．５Ｇ以上の減速度が４０ｍｓ以上続かないことであるが、適用荷重領域において、シミュレーションにより各段の吸収エネルギーの割合を変化させ、上記のような条件を満たす割合となるように設計することにより不快感を与えず、かつ安全性の優れた装置が実現できる。

また、本実施の形態の油圧緩衝器は、第２油室１４ｂに設けたピストン１７により第２油室１４ｂに貯蔵されている作動油に所定の圧力を付与しているので、緩衝動作が起きる前の第２油室１４ｂの油面が低く設定できるため、第２油室１４ｂを小さく設計できる。その結果、緩衝器を小型にすることが可能となる。
また、全てのプランジャの高さをベースシリンダ１の高さととほぼ同程度の高さにすることができ、全てのプランジャを全圧縮した状態での高さを最小限にできるので、全圧縮時の全高が低く、かつ小型で簡単な構成の油圧緩衝器を得ることが可能となる。

なお、各段において所定の減速性能が得られるように、各制御シリンダのオリフィスの位置または径を設計する際には、図６に示すように、各制御シリンダに設けられた複数のオリフィスの総開口面積が、上段のプランジャの侵入に従い所定の曲線に合わせて減少するように設計するとよい。図６において、横軸は各制御シリンダに設けたオリフィスの総開口面積、縦軸はプランジャの進入深さ（ストローク）であり、下方にいくに従い、小径のオリフィスが密に配置された構成となっている。

本実施の形態では、第１プランジャの吸収能力を第２プランジャよりも大きくした場合が適しているが、適用荷重範囲や、各プランジャ径によって、その最適な分担比率は異なる。したがって、吸収能力を等分担した場合や、第２プランジャの吸収能力を第１プランジャの吸収能力よりも大きくした場合が適していることもあり得る。

また、本実施の形態では、上下２段のプランジャ構成としているが、第２プランジャ３と最下段のベースシリンダ１の構成はそのままに、第２プランジャ３と最下段のベースシリンダ１との間に、第２プランジャ２と同じ構成で、順次小径に形成されて軸方向に伸縮可能に構成された複数段のプランジャを挿入することで、３段以上の油圧緩衝器も構成可能である。

また、上記構成と同じ構成のベースシリンダ１と第２プランジャ３とで１段の油圧緩衝器を構成してもよい。図７にこのような構成の油圧緩衝器を示す。図７において、第２油室１４ｂは、ベースシリンダ１の外に設けられ、ベースシリンダ壁１３の下部に設けられた油通路１５により第１油室１４ａと連通している。第１油室１４ａおよび第２油室１４ｂの高さは、第２プランジャ３を全圧縮した時の高さよりも低く構成されている。第２油室１４ｂ内には内壁に沿って摺動するピストン１７が設けられており、ピストン１７は第２油室１４ｂ内の作動油を密閉すると共に、油圧緩衝器内全体の作動油に所定の圧力を付与し、所定の油面を保持するのに十分な重量を有する。ピストン１７の上部は空間部１６となっている。第２油室１４ｂの頂部にはピストン１７の上下によってピストンにかかる下向きの圧力が変動しないように空気孔１８が開けてある。
図７に示す油圧緩衝器においては、第２プランジャ３が制御シリンダ１１内に進入すると、第２プランジャ３が制御シリンダ１１内に進入した体積分だけ、オリフィス群１２の開口部から第１油室１４ａへ作動油が噴出し、上記実施の形態と同様に、第１プランジャ２の下降にしたがって制御シリンダ１１に設けたオリフィス群１２の総開口面積が減少し、流体抵抗が大きくなる。噴出した作動油は第２油室１４ｂのピストン１７を押し上げる。

図７に示す油圧緩衝器は、緩衝器が圧縮された場合、ベースシリンダ内の作動油は、第１油室１４ａ及び第２油室１４ｂへ移動し、第２油室１４ｂのピストン１７を押し上げる。作動油が流入する油室１４ａ、１４ｂを制御シリンダ１１の外部に設けたので、プランジャ３内には圧縮時に移動する作動油を収納する広い空間をとる必要がなく、プランジャ３を細く構成できる。また、プランジャ３は、作動油を収納しないので、中実の円柱にすることもできるため、さらに外径を細くしても衝撃に対して十分な強度が得られる。プランジャ３を細くすることにより、同時にベースシリンダも細くできるため、ベースシリンダとプランジャとから構成される部分が細型にできる。
また、第２油室１４ｂに設けたピストン１７により第２油室１４ｂに貯蔵されている作動油に所定の圧力を付与しているので、緩衝動作が起きる前の第２油室１４ｂの油面が低く設定できるため、第２油室１４ｂを小さく設計できる。その結果、緩衝器を小型にすることが可能となる。
また、全てのプランジャの高さをベースシリンダ１の高さととほぼ同程度の高さにすることができ、全てのプランジャを全圧縮した状態での高さを最小限にできるので、全圧縮時の全高が低く、かつ小型で簡単な構成の油圧緩衝器を得ることが可能となる。

なお、復帰バネは、図１に示すような２段構成のものでなくても、最上段プランジャとベースシリンダとの間に固定した、複数本の、一段のバネであっても良い。
また、第１プランジャ２よりも内径の大きい、１つの一段バネで、プランジャを囲むように構成してもよい。

実施の形態２．
図８は本発明の実施の形態２による油圧緩衝器を示す断面構成図であり、第２油室１４ｂ内にバネ８を装着し、ピストン１７をバネ８により支持し、バネ力により、第２油室１４ｂに貯蔵されている作動油に所定の圧力を付与し、油面を維持している。
また、図９に示すように、第２油室１４ｂを密閉し、この密閉された油室内に圧縮ガスを封入して、密封された気体の圧縮力により第２油室１４ｂに貯蔵されている作動油に、所定の圧力を付与し油面を維持するなどの方法も考えられる。
この場合、第１油室１４ａ内の作動油の圧力はストロークとともに上昇するが、ピストン１７の重量が軽量化できる効果がある。
また、これらの構成は、バネ力や気体の圧力を高めることで、常時、所定値以上の圧力を付与し、油面の維持だけでなく、第１プランジャや第２プランジャなどの可動部の荷重も支えることが可能になり、プランジャを圧縮位置から元の位置に復帰させることが可能となる。その結果、復帰バネを無くすことも可能となり、ベースシリンダとプランジャとからなる緩衝器本体の外径を小さくして細型にすることが可能となる。

なお、図７に示す１段の油圧緩衝器に対しても、油室１４ａ、１４ｂに貯蔵されている作動油に図８、図９と同様の手段により所定の圧力を付与すれば、本実施の形態と同様の効果がある。図１０（ａ）（ｂ）にこのような構成の油圧緩衝器を示す。

実施の形態３．
図１１は本発明の実施の形態３による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本実施の形態３において、ベースシリンダ１の構成は実施の形態１と同じ構成である。第１プランジャ２は、作動油が充填され、内部に、上記開口部に対向して、上部から下部に向かって断面積が徐々に増えるようにテーパ状に削られた油圧制御棒２６が設けられている。第１プランジャ２に対して摺動して進入する第２プランジャ３の底部には、第１プランジャ２の内壁との摺動部に両者を密閉するための摺動部材３０が設けられている。また、第２プランジャ３の底部中央部には制御棒２６を貫通させるための開口部３１（オリフィス）が設けられている。第２プランジャ３の内部は、第２プランジャ３の下降により制御棒２６と開口部３１との隙間から押し出された作動油が貯蔵されるように空洞となっている。また、第２プランジャ３の頂部近傍には作動油が第２プランジャ３の内部に溜まったときに作動油の圧力が上昇しないように空気孔３２が設けられている。この空気孔３２は油圧緩衝器が全圧縮した場合の油面位置よりも高く設けられている。

また、本実施の形態の油圧緩衝器においては、圧縮された各プランジャ２、３を圧縮前の状態に伸長する復帰バネ９を最上段プランジャ３とベースシリンダ１との間に複数個設けている。各プランジャ２、３を構成する構造部材の重量は、上記復帰バネ９により支持される。

次に緩衝動作について説明する。
無負荷時の作動油は図１１に示すように、第２プランジャ３の底面開口部３１よりも上に設定される。何らかの異常によりエレベータかご（あるいは釣合オモリ）が油圧緩衝器に衝突すると、まず第２プランジャ３が押し下げられる。この時、第１プランジャ２と第２プランジャ３とで囲まれた空間は、開口部３１以外は密閉されているため、第１プランジャ２内部の作動油は加圧され、第２プランジャ３を上方に支え、減速力をエレベータかごに与えながら第１プランジャ２を下方へ押し下げる。第２プランジャ３が第１プランジャ２内部に進入した体積分だけ、作動油は制御棒２６と開口部３１との隙間を通過し、第２プランジャ３内部の空間に噴出し、流体抵抗により減圧される。この時、空気孔３２から空気が逃げるため、第２プランジャ３内部に溜まった作動油の圧力は常に大気圧レベルに保たれる。第１プランジャ２内部の圧力により第１プランジャ２は下方に押し下げられるが、このとき制御シリンダ１１と第１プランジャ２とに囲まれた空間はオリフィス群１２を除いて密閉されているため、制御シリンダ１１内部の作動油は加圧され、第１プランジャ２を上方に支える方向に力を発生する。第１プランジャ２が制御シリンダ１１内に進入した体積分だけオリフィス群１２の開口部から第１油室１４ａへ作動油が噴出する。オリフィス群１２の開口部から噴出する作動油は流体抵抗により減圧され、ピストン１７の質量により油室１４ａの作動油に常時与えられている圧力まで減圧される。この場合、実施の形態１と同様に、第１プランジャ２の下降にしたがって制御シリンダ１１に設けたオリフィス群１２の総開口面積が減少し、流体抵抗が大きくなる。以上の一連の動作は圧力変化に伴う変化であるので、実際には同時に成立する。

次に復帰動作について説明する。
油圧緩衝器が全圧縮された状態から、第２プランジャ３に載っている荷重を除去すると、第１プランジャ２、第２プランジャ３などの可動部分は復帰バネ９の働きと、以下に述べる作動油の流れにより徐々に伸長し、やがて元の状態に戻る。このとき、第２油室１４ｂに貯蔵されていた作動油は、ピストン１７の質量により押し込まれ、緩衝動作時とは逆の流れにより、油通路１５から第１油室１４ａ、制御シリンダ１１のオリフィス群１２を経由し、制御シリンダ１１内を徐々に満たしていく。一方、第２プランジャ３内の作動油は、第２プランジャ３が復帰した分だけ空気孔３２から外気を吸い込むため、油面位置はほとんど変化しない。

本実施の形態の油圧緩衝器における減速特性についても、実施の形態１と同様所望の減速特性を得ることが可能となる。即ち、２つのプランジャの下降に対して、それぞれ下降に伴ないオリフィス３１と制御棒との間の隙間の面積（開口面積）、及びオリフィス群１２の総開口面積が減少するような構成であり、それぞれのオリフィスの大きさ等を最適に設定することにより所望の減速特性を得ることが可能となる。また、オリフィス３１と制御棒との間の隙間の面積（開口面積）、及びオリフィス群１２の総開口面積をそれぞれ所定値に選定することにより、実施の形態１と同様、油圧緩衝器が吸収すべきかごの全運動エネルギー（衝突エネルギー）の内、第１プランジャの進入により吸収される衝突エネルギーの割合と第２プランジャの進入により吸収される衝突エネルギーの割合を任意に選択でき、その結果、広範囲の荷重に対して、所望の減速特性を有する安全性の優れた装置が実現できる。

なお、本実施の形態では、上下２段のプランジャ構成としているが、第１プランジャ２、第２プランジャ３、および最下段のベースシリンダ１の構成はそのままにして、第１プランジャ２と最下段のベースシリンダ１との間に、実施の形態１における第１プランジャ２と同じ構成ものを１段、または複数段順次小径として挿入することで、３段以上の油圧緩衝器も構成可能である。

また、復帰バネは、図１に示すような２段構成のものであってもよいし、第１プランジャ２よりも内径の大きい、１つの一段バネで、プランジャを囲むように構成してもよい。

また、実施の形態２のように、第２油室１４ｂのピストン１７の上方空間にバネを配置したり、第２油室１４ｂを密閉し、ピストン１７の上方空間に圧縮ガスを封入することも可能である。

実施の形態４．
図１２は本発明の実施の形態４による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本実施の形態４において、第１プランジャ２、及び第２プランジャ３の構成は実施の形態３と同じ構成である。ベースシリンダ１は、複数のオリフィス１２を有し、上段のプランジャ２と嵌合する制御シリンダ１１、および外周壁と上記制御シリンダ１１との間に設けられた油室１４を備えており、油室１４の高さは各段のプランジャを全圧縮した高さよりも低く構成されている。また、油室１４は少なくとも、無負荷時の油面よりも上部が水平方向に広がっており、無負荷状態において、油室１４の上部の、作動油が充填されていない空間が十分にある状態となっている。油室１４は上部に空気孔１８を備えており、第１プランジャ２が下降することにより制御シリンダ１１からオリフィス群１２を通過して油室１４に押し出された作動油は、油室１４の油面位置を押し上げ、上記空間を徐々に満たす。

次に緩衝動作について説明する。
無負荷時の作動油は図１２に示すように、第２プランジャ３の底面開口部３２よりも上に設定される。また、ベースシリンダ１は作動油で満たされ、油室１４の油面は第１プランジャ２の底面よりも上に設定される。何らかの異常によりエレベータかご（あるいは釣合オモリ）が油圧緩衝器に衝突すると、まず第２プランジャ３が押し下げられる。この時の動作は実施の形態３と同様である。第１プランジャ２が内部作動油の圧力により制御シリンダ１１内に押し下げられると、制御シリンダ１１と第１プランジャ２とで囲まれた空間はオリフィス群１２を除いて密閉されているため、制御シリンダ１１内部の作動油は加圧され、第１プランジャ２を上方に支える力を発生する。第１プランジャ２が制御シリンダ１１内部に進入した体積分だけ、作動油はオリフィス群１２の開口部を通過し、油室１４に噴出し、流体抵抗により減圧される。このとき空気孔１８から空気が逃げるため、油室１４に溜まった作動油の圧力は常に大気圧レベルに保たれ、この作動流体はもはや減速性能に関与しない。また、油室１４は無負荷時の油面よりも上方部分が水平方向に広がっているので、制御シリンダ１１から噴出した作動油は油室１４に貯蔵することが出来る。以上の一連の動作は圧力変化に伴う変化であるので、実際には同時に成立する。

次に復帰動作について説明する。
油圧緩衝器が全圧縮された状態から、第２プランジャ３に載っている荷重を除去すると、第１プランジャ２、第２プランジャ３などの可動部分は復帰バネ９の働きと、以下に述べる作動油の流れにより徐々に伸長し、やがて元の状態に戻る。このとき、第２プランジャ３内の作動油は、第２プランジャ３が復帰した分だけ空気孔３２から外気を吸い込むため、油面位置はほとんど変化しない。一方、油室１４内の作動油はオリフィス群１２を経由して制御シリンダ１１内に移動する。油室１４には空気孔１８より空気が流れ込む。

本実施の形態の油圧緩衝器における減速特性についても、実施の形態１、３と同様、２つのプランジャの下降に対して、それぞれ下降に伴ないオリフィス３１と制御棒との間の隙間の面積（開口面積）、及びオリフィス群１２の総開口面積が減少するような構成としており、それぞれのオリフィスの大きさ等を最適に設定することにより、所望の減速特性を得ることが可能となる。また、オリフィス３１と制御棒との間の隙間の面積（開口面積）、及びオリフィス群１２の総開口面積をそれぞれ所定値に選定することにより、実施の形態１、３と同様、油圧緩衝器が吸収すべきかごの全運動エネルギー（衝突エネルギー）の内、第１プランジャの進入により吸収される衝突エネルギーの割合と第２プランジャの進入により吸収される衝突エネルギーの割合を任意に選択でき、その結果、広範囲の荷重に対して、所望の減速特性を有する安全性の優れた装置が実現できる。
また、全てのプランジャの高さをベースシリンダ１の高さととほぼ同程度の高さにすることができ、全てのプランジャを全圧縮した状態での高さを最小限にできるので、全圧縮時の全高が低い油圧緩衝器を得ることが可能となる。
また、本実施の形態のものはピストン１７が必要無いので、簡単、かつ安価に構成できる。

実施の形態５．
図１３は本発明の実施の形態５による油圧緩衝器を示す断面構成図であり、実施の形態２におけるベースシリンダ１の第２油室１４ｂの替わりにアキュムレータを用いたものである。本実施の形態５において、第１プランジャ２、及び第２プランジャ３の構成は実施の形態１、２と同じ構成である。ベースシリンダ１は、複数のオリフィス１２を有し、上段のプランジャ２と嵌合する制御シリンダ１１、およびベースシリンダ壁１３と上記制御シリンダ１１との間に設けられた第１油室１４ａを備えており、第１油室１４ａの高さは各プランジャを全圧縮した高さよりも低く構成されている。また、ベースシリンダ１の外部にはアキュムレータ７０が設置されている。第１油室１４ａには、ベースシリンダ壁１３の下部に油通路１５が設けられ、油通路１５には、アキュムレータ７０と連通した油通路７１が連結しており、作動油がアキュムレータ７０内とベースシリンダ間を自由に出入り出来る構造となっている。アキュムレータ７０は断熱変化により圧縮変形するブラダ７２を有しており、ブラダ内には給気弁７３より不活性ガスが充填されている。アキュムレータ内の作動油と上記不活性ガスはブラダ７２によって隔離されている。不活性ガスの充填量は、油圧緩衝器が無負荷の状態で、各プランジャの重量を支持すると共に、緩衝器内部の油面を第１プランジャ２の上面に維持できるように調整されている。したがって、緩衝動作後に荷重が取り除かれると、復帰バネを用いずとも元の状態に復帰出来る。復帰バネが不要なので、緩衝器本体を小型化、細型化できる。

緩衝動作時には、緩衝器が圧縮され、第１油室１４ａに押し出された作動油は第１油室１４ａ内およびアキュムレータ７０内の圧力を上昇させる。その結果、ブラダ７２は圧縮され、アキュムレータ７０内に作動油が流入する。アキュムレータ７０は緩衝器が全圧縮され、第１油室１４ａに押し出される作動油を全て吸収するだけの容量を備えている。また、アキュムレータ７０の設置高さは、図１３に示すようにベースシリンダ１よりも低くしてある。また、アキュムレータ７０を任意の向きに設置しても、緩衝動作、復帰動作には影響がないので、横向きに設置することも可能である。したがって、全圧縮時における緩衝器の全高が低くできる。
また、緩衝器本体に、緩衝動作により押し出された作動油を貯蔵するスペースが不要となるため、緩衝器本体を細く構成出来ると共に、復帰バネが不要となり、構成が簡単になる。

参考例１．
図１４は本発明の参考例１による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本参考例１は図１０に示す１段の油圧緩衝器に対し、実施の形態５と同様、ベースシリンダ１の第２油室１４ｂの替わりにアキュムレータを用いたものである。本参考例１において、ベースシリンダ１は、複数のオリフィス１２を有し、上段のプランジャ３と嵌合する制御シリンダ１１、およびベースシリンダ壁１３と上記制御シリンダ１１との間に設けられた第１油室１４ａを備えており、第１油室１４ａの高さはプランジャ３を全圧縮した高さよりも低く構成されている。また、ベースシリンダ１の外部にはアキュムレータ７０が設置されている。第１油室１４ａには、ベースシリンダ壁１３の下部に油通路１５が設けられ、油通路１５には、アキュムレータ７０と連通した油通路７１が連結しており、作動油がアキュムレータ７０内とベースシリンダ間を自由に出入り出来る構造となっている。アキュムレータ７０は断熱変化により圧縮変形するブラダ７２を有しており、ブラダ内には給気弁７３より不活性ガスが充填されている。アキュムレータ内の作動油と上記不活性ガスはブラダ７２によって隔離されている。不活性ガスの充填量は、油圧緩衝器が無負荷の状態で、プランジャ３の重量を支持すると共に、緩衝器内部の油面をベースシリンダ１の上面に維持できるように調整されている。したがって、緩衝動作後に荷重が取り除かれると、復帰バネを用いずとも元の状態に復帰出来る。復帰バネが不要なので、緩衝器本体を小型化、細型化できる。

緩衝動作時には、緩衝器が圧縮され、第１油室１４ａに押し出された作動油は第１油室１４ａ内およびアキュムレータ７０内の圧力を上昇させる。その結果、ブラダ７２は圧縮され、アキュムレータ７０内に作動油が流入する。アキュムレータ７０は緩衝器が全圧縮され、第１油室１４ａに押し出される作動油を全て吸収するだけの容量を備えている。また、アキュムレータ７０の設置高さは、図１４に示すようにベースシリンダ１よりも低くしている。また、アキュムレータ７０を任意の向きに設置しても、緩衝動作、復帰動作には影響がないので、例えば図１５に示すように横向きに設置することも可能である。したがって、全圧縮時における緩衝器の全高が低くできる。
また、緩衝器本体に、緩衝動作により押し出された作動油を貯蔵するスペースが不要となるため、緩衝器本体を細く構成出来ると共に、構成が簡単になる。また、アキュムレータは緩衝器本体と離して配置したり、前述のように横に倒して配置するなど、レイアウトの自由度も大きく、また形状も自由に選択できるため、エレベータかごと昇降路壁面の隙間に配置し、ピットを短縮することが可能となる。図１６（ａ）にその一例を示す。図１６（ａ）では、エレベータかご８０およびかご枠８１と、昇降路壁８２との間のスペースに左右２台の緩衝器１００を配置している。このとき、緩衝器受け面８３はかご枠８１の側面に固定されている。従来は、図１６（ｂ）に示すように、かご枠底面の中心で緩衝器１００を受けていたが、図１６（ａ）に示すように設置することにより、ピット深さ（ＰＤ）を短縮することが出来る。また、本参考例１の１段の油圧緩衝器の場合は、前述したように、緩衝器本体の外径を小さくして細型にすることが可能なため、ベースシリンダ１の直径よりもアキュムレータ７０の直径の方が大きくなることがあるが、エレベータかご８０およびかご枠８１と、昇降路壁８２との間のスペースに配置出来ない場合には、図１６（ａ）に示すようにアキュムレータ７０をベースシリンダ１に対して直交するように構成すればよく、隙間を有効利用できる。

なお、上記実施の形態５および参考例１では、油室と連通するアキュムレータによって、油室に貯蔵されている作動油を収容すると共に、油室内の作動油に所定の圧力を付与するようにしたが、アキュムレータ以外のものであっても良く、任意の方向に設置可能な圧力調整手段であれば良い。

実施の形態６．
図１７は本発明の実施の形態６による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本実施の形態では、図９に示す油圧緩衝器において、復帰バネ５、６を各制御シリンダ内部に配置した。図１、図８に示す油圧緩衝器においても、同様に復帰バネ５、６を各制御シリンダ内部に配置してもよい。
制御シリンダがバネのガイドの役割をするので、通しボルトなどガイドが不要となる。また、バネが内蔵されるので、挟まれる等の危険がなく、据付時、保守点検時等の取扱が容易となる。

本発明の実施の形態１による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の実施の形態１による油圧緩衝器を示す側面図である。本発明の実施の形態１による油圧緩衝器を示す上面図である。本発明の実施の形態１による油圧緩衝器の減速特性を示す図である。本発明の実施の形態１による油圧緩衝器の減速特性を示す図である。本発明の実施の形態１に係わるオリフィスの設計例を説明する図である。本発明の実施の形態１による他の油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の実施の形態２による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の実施の形態２による他の油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の実施の形態２による他の油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の実施の形態３による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の実施の形態４による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の実施の形態５による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の参考例１による油圧緩衝器を示す断面構成図である。本発明の参考例１による他の油圧緩衝器を示す構成図である。本発明の参考例１による油圧緩衝器の設置例を示す構成図である。本発明の実施の形態６による油圧緩衝器を示す断面構成図である。

符号の説明

１ベースシリンダ、２第１プランジャ、３第２プランジャ、４クッション材、５，６，９復帰バネ、７給油口、８バネ、１１，２１制御シリンダ、１２，２２オリフィス群、１３ベースシリンダ壁、１４，２４油室、１４ａ第１油室、１４ｂ第２油室、１５，２５，７１油通路、１６空間部、１７ピストン、１８，３２空気孔、２０，３０摺動部材、２３外周壁、２６油圧制御棒、３１開口部、５０，６０通しボルト、５１，５２，６１バネ固定板、７０アキュムレータ、７２ブラダ、７３給気弁、８０エレベータかご、８１かご枠、８２昇降路壁、８３緩衝器受け面、１００緩衝器。

Claims

作動油が充填されたベースシリンダと、このベースシリンダに進入し、順次小径に形成されて軸方向に伸縮可能に構成された複数段のプランジャとからなり、各段のプランジャが上記ベースシリンダまたは下段のプランジャに進入する際、作動油の移動に伴う圧力差により緩衝機能を生じるように構成された油圧緩衝器において、
少なくとも２段以上のプランジャが上記ベースシリンダまたは下段のプランジャに同時に進入すると共に、
上記少なくとも２段以上のプランジャの進入に対して、それぞれ、進入深さに伴ない流体抵抗が変化するように構成したものであって、
上記少なくとも２段以上のプランジャの進入により、ベースシリンダまたは下段のプランジャが吸収する衝突エネルギーの割合を、上記油圧緩衝器に最小適用荷重が作用した場合のピーク減速度と、最大適用荷重が作用した場合のピーク減速度が等しくなるように決定することを特徴とする油圧緩衝器。
少なくとも２段以上のプランジャの進入により、ベースシリンダまたは下段のプランジャが吸収する衝突エネルギーの割合を、上記油圧緩衝器に最小適用荷重が作用した場合のピーク減速度と、最大適用荷重が作用した場合のピーク減速度とが、共に２．５Ｇ以上の減速度が４０ｍｓ以上継続しないように、各段の吸収エネルギーの割合を変化させて決定することを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器。
ベースシリンダは、複数のオリフィスを有し、上段のプランジャと嵌合する制御シリンダ、および上記制御シリンダの外側に設けられ、高さが各段のプランジャを全圧縮した高さよりも低く構成された油室を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧緩衝器。
最上段を除く各段のプランジャのうち、少なくとも１つのプランジャは、複数のオリフィスを有し、上段のプランジャと嵌合する制御シリンダ、上記制御シリンダの外側に設けられた油室、および上記油室とベースシリンダまたは下段のプランジャとを連通させる油通路を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧緩衝器。
最上段のプランジャは、内部が空洞で、かつ底面に開口部が設けられ、上から２段目のプランジャは、作動油が充填され、内部に、上記開口部に対向して、上部から下部に向かって徐々に断面積が増大する油圧制御棒が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の油圧緩衝器。
プランジャに復帰バネを設け、上記プランジャを圧縮位置から元の位置に復帰させるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧緩衝器。
プランジャ、またはベースシリンダ内の作動油に、常時、所定値以上の圧力を付加し、プランジャを圧縮位置から元の位置に復帰させるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の油圧緩衝器。