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
捩り 設計
右矢印捩りコイルバネの設計・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。
 捩りコイルバネの場合、相手部品が内径側に入るので内径寸法を指示する。
バネ指数:c c = D / d
展開長:L
(コイル部)
〔o〕

L = π・D・N

 〔N:巻数〕

 バネコイル部の端末〜逆の端末迄の長さ。(これにレバー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。塗装等の表面処理を行うと重さはその分変わります。
コイル部長さ:Hs
(密着巻の場合)
〔o〕

Hs = (N+1)・d

 コイル部の長さ。圧縮コイルバネの無研削時の密着長と同じ計算式です。
曲げR

〔o〕

 レバー部やフック部が当たる相手部品の形状に合わせて設定する。
 その為、計算式はありませんが、曲げRは線径以上にして下さい。(線径φ2.0の場合、曲げRはR2.0以上に設定)
 Rが小さすぎると応力が集中し、折損の原因となる事があります。
バネ定数:kTd
〔N・o/deg〕

kTd = {(E・d4) / (64・D・N)}・(π/180)

 〔E:縦弾性係数(材質が SW…、SUP-○ = 206×103
  SUS304、SUS316 = 186×103 SUS631 = 196×103)〕

 バネを1°ねじる為に必要なモーメント。
 圧縮、引張バネのたわみ量の基準が角度に代わったもの。
ねじれ角:φd
〔deg〕

φd = {(64・M・D・N) / (E・d4)}・(180/π)

 〔M:M = P・R(N・o) ここで"P"はレバー部が受ける荷重、"R"はコイル中心から荷重点までの距離〕
曲げ応力:σ
〔MPa〕

σ = (E・d・φd) / (360・D・N)

 バネコイル部の材料内部に生じるせん断力。
バネ定数:kTd
〔N・o/deg〕

kTd = (E・π・d4) / [64・{π・D・N+(a1+a2)/3 } ]・(π/180)

 〔a1、a2:レバー長さ(o)〕
ねじれ角:φd
〔deg〕

φd = {64・M / (E・π・d4) }・ {π・D・N+(a1+a2)/3 }・(π/180)
JIS B 2709 (2000)抜粋

レバー部の自由角度(コイル中心線からの角度、又はレバー間の角度)

等級 1級 2級 3級
巻数
N
3以下 ±8° ±10° ±15°
3を超え10以下 ±10° ±15° ±20°
10を超え20以下 ±15° ±20° ±30°
20を超え30以下 ±20° ±30° ±40°

※バネ指数が 4以上 22以下のバネに適用


レバー部の曲げ角度(レバーが曲がっている場合の角度)

等級 1級 2級 3級
角度 ±5° ±10° ±15°


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


コイル部の長さ

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 ±1.5%、±0.3o ±3.0%、±0.6o ±5.0%、±1.0o
8を超え15以下 ±2.0%、±0.4o ±4.0%、±0.8o ±7.0%、±1.4o
15を超え22以下 ±3.0%、±0.6o ±6.0%、±1.2o ±9.0%、±1.8o

※コイル部が密着巻のものには適用しない


レバー部の長さ

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
線径
d
0.1以上 0.5以下 ±2.0%、±0.3o ±3.0%、±0.5o ±4.0%、±1.0o
0.5を超え1以下 ±2.0%、±0.5o ±3.0%、±0.7o ±4.0%、±1.5o
1を超え2以下 ±2.0%、±0.7o ±3.0%、±1.0o ±4.0%、±2.0o
2を超え4以下 ±2.0%、±1.0o ±3.0%、±1.5o ±4.0%、±3.0o
4を超える ±2.0%、±1.5o ±3.0%、±2.0o ±4.0%、±4.0o


指定ねじれ角時のモーメント

±{(計画ねじれ角×β1)+β2}・kTd

β1の値
等級 1級 2級 3級
β1 0.03 0.05 0.08

β2の値
巻数 3を超え10以下 10を超え20以下 20を超え30以下
β2 10° 15° 20°

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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