バネの用語、設計・計算方法、各種バネの特徴など、あらゆる疑問・質問にお答えします。

総合バネメーカー 日産スプリング

総合バネメーカー
日産スプリング株式会社

バネ技術情報
押・引 設計
右矢印圧縮、引張コイルバネの設計・計算方法左矢印

 バネを設計、製造に使用する計算式と設計時の注意点をまとめました。
 このページ内に使用される用語の意味を調べたい場合は、バネの用語を参照して下さい。

平均径:D
(中心径)
〔o〕

D = (Do+Di) / 2 = Do-d = Di+d

 〔Do:外径(o)、Di:内径(o)、d:線径(o)〕

 平均径は、計算に必要な径であり、製造の際の寸法指定には使用しない。
 バネの相手部品が内径側に入る場合は内径指示、外径側の場合は外径の寸法を指示する。
バネ指数:c c = D / d
展開長:L
〔o〕

L = π・D・Nt

 〔Nt:総巻数〕

 バネコイル部の端末〜逆の端末迄の長さ。(引張コイルバネの場合、これにフック部の長さをプラスする)
単重:W
〔kg〕

W = (π・r 2・L・ρ) / 10002

 〔r: d / 2、ρ:比重(材質が SW…、SUP-○ = 7.85
  SUS316 = 7.98 SUS304、SUS631 = 7.93)〕

 バネの重さ。座面研磨や塗装等の表面処理を行うと重さはその分変わります。
密着長:Hs
(無研削の場合)
〔o〕

Hs = (Nt+1)・d

 バネを完全に密着させた場合の長さ。また、引張コイルバネのコイル部の密着長さも同じです。
密着長:Hs
(研削の場合)
〔o〕

Hs = Nt・d

 圧縮コイルバネの端末を、線径の1/2の厚さになる様に研削した場合の密着長。
ピッチ:p
〔o〕

p = { (Hf - Hs) / Na } + d

 〔Hf: 自由長、Na:有効巻数〕

 ねじのピッチと同じで、材料の中心から次コイルの材料中心迄の長さ。
 (引張コイルバネの様にコイル部が密着している場合は、p = d となります)
バネ定数:k
〔N/o〕

k = (G・d4) / (8・Na・D3)

 〔G:横弾性係数(材質が SW…、SUP-○ = 78500
  SUS316、SUS304 = 68500 SUS631 = 73500)、Na:有効巻数〕

 バネを1o撓める為に必要な力。
 バネレート、スプリングレートとも呼ばれる。
バネ定数:kt
(並列使用)
〔N/o〕

kt = k1+k2+k3+・・・・・

 〔k1、k2、k3・・・:それぞれのバネ定数〕

 バネを並列に並べて使用する場合のバネ定数。
バネ定数:kt
(直列使用)
〔N/o〕

1/kt = 1/k1 + 1/k2 + 1/k3 + ・・・・

 バネを直列に並べて使用する場合のバネ定数。
 2段ピッチや3段ピッチのバネもこの式で計算します。
荷重:P
(圧縮バネの場合)
〔N〕

P = δ・k

 〔δ:バネのたわみ量(o)〕

 取付高さや指定高さ時のバネの荷重はたわみ量で算出します。
荷重:P
(引張バネの場合)
〔N〕

P = δ・k+Pi

 〔Pi:初張力(N)〕

 引張コイルバネの場合、初張力があるので注意が必要です。
 初張力を付けない場合は、圧縮バネと同様になります。
ねじり応力:τ
(コイル部)
〔MPa〕

τ = (8・D・P) / (π・d3)

 バネコイル部の材料内部に生じるせん断力。
ねじり修正応力:τ0
(コイル部)
〔MPa〕

τ0 = τ・κ

 〔κ:応力修正計数〕

 ねじり応力はコイル内径側で最大となり、その応力の計算式
応力修正計数
(ワール)

κ = {(4・c-1) / (4・c-4)} + 0.615 / c

 〔c:バネ指数〕
JIS B 2704 (2000)抜粋
※熱間成形コイルバネは、下記公差が適用されません。(必要な方はご連絡下さい。)

指定長さ時の荷重(圧縮バネの場合)
等級 1級 2級 3級
有効巻数
Na
3以上 10以下 ±5% ±10% ±15%
10を超える ±4% ±8% ±12%


指定長さ時の荷重(引張バネの場合)

±{初張力×α+(指定長さ時の荷重-初張力)×β}

αの値
等級 1級 2級 3級
α 0.10 0.15 0.20

βの値
等級 1級 2級 3級
有効巻数
Na
3以上 10以下 0.05 0.10 0.15
10を超える 0.04 0.08 0.12


バネ定数
等級 1級 2級 3級
有効巻数
Na
3以上 10以下 ±5% ±10% ±15%
10を超える ±4% ±8% ±12%


自由長さ

各欄の2条件のうち、数値が大きくなる方を公差とする
等級 1級 2級 3級
バネ指数
c
4以上 8以下 ±1.0%、±0.2o ±2.0%、±0.5o ±3.0%、±0.7o
8を超え15以下 ±1.5%、±0.5o ±3.0%、±0.7o ±4.0%、±0.8o
15を超え22以下 ±2.0%、±0.6o ±4.0%、±0.8o ±6.0%、±1.0o


内径、又は外径

各欄の2条件のうち、数値が大きくなる方を公差とする
等級 1級 2級 3級
バネ指数
c
4以上 8以下 ±1.0%、±0.15o ±1.5%、±0.20o ±2.5%、±0.40o
8を超え15以下 ±1.5%、±0.20o ±2.0%、±0.30o ±3.0%、±0.50o
15を超え22以下 ±2.0%、±0.30o ±3.0%、±0.50o ±4.0%、±0.70o

ここには、良く使われる計算式のみを掲載しました。この他にも解らない事、知りたい事があれば、お気軽にお尋ね下さい。
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