ばねの種類

ばねの種類は材質によって分類することができます。中でも金属ばねは、形状や目的に応じた、さまざまなタイプに分類することができます。

ここでは、金属ばねのうち、代表的なタイプについて説明します。

材料による分類
金属ばね 鋼ばね 炭素鋼ばね
合金鋼ばね
非鉄金属ばね 銅合金ばね
ニッケル合金ばねなど
ゴムばね -
流体ばね 空気ばね
液体ばね
金属ばねの形状による分類
コイルばね 圧縮コイルばね
引張コイルばね
ねじりコイルばね
板ばね 重ね板ばね
薄板ばね
トーションバー -
皿ばね -
渦巻きばね 接触型渦巻きばね
非接触型渦巻きばね
竹の子ばね -
細工ばね -
輪ばね -

コイルばね

線材をコイル状に巻いたばねです。コイルの部分には、さまざまな形状があり、円錐や円筒・樽形などがあります。一般的な円筒形のコイルばねは、コイル径とピッチが一定です。ほかに、圧縮コイルばねや引張コイルばね・ねじりコイルばねがあります。

トーションバーや皿ばねなどに比べ、低いコストで製造できます。また、専用の製造機を使うと、小型軽量で安定した性能のばねを製造することができます。

さらに、鋼材を切削加工することで、高精度な動作が可能なばねを製造することが可能です。

コイルばね
圧縮コイルばね
圧縮コイルばね
引張コイルばね
引張コイルばね
ねじりコイルばね
ねじりコイルばね

板ばね

板ばねは、圧縮機の弁やトラックや鉄道車両の懸架装置、自動車のホースクランプやパソコン、プリンタなどに用いられています。

圧縮機の弁に使用する場合は、通常は閉じていて、一定の圧力の増減により動作するように設計します。また、トラックや鉄道車両には、「重ね板ばね」といわれる板ばねを使用します。

重ね板ばねは、何枚かのばね板を重ねて固定したばねです。取り付け方法が簡単で、高い衝撃の吸収能力が特徴です。また、製造加工が簡単であることも、板ばねのメリットです。

重ね板ばね
重ね板ばね

トーションバー

トーションバーは棒状で、棒のねじりの復元力を利用したばねです。力をねじり(モーメント)に変換するため、多くはレバーと組み合わせて使用します。

簡単な形状で小型・軽量でありエネルギー吸収量が大きいため自動車のロールを抑制するスタビライザなどにも使用されます。

トーションバー
トーションバー

皿ばね

皿ばねは、穴の開いた皿のような形状のばねです。狭く小さなスペースで大きな荷重を受けることができます。切れ込みを入れた「ダイヤフラムスプリング」や、波ひだを付けた「クラウンスプリング」などがあり、これらの加工によりさまざまなばねの動きを作り出します。

さらに、数枚を重ねて使われることもあり、重ね方には「並列組み合わせ」と「直列組み合わせ」があります。直列組み合わせは、たわみは枚数に比例して大きくなり、並列組み合わせでは同一荷重でも枚数に比例してたわみは小さくなります。

皿ばねは、自動車のクラッチやトルクリミッター、土木建築の防震装置、宇宙分野に至るまで幅広く活用されています。

皿ばねの種類
ダイヤフラムスプリング
ダイヤフラム
スプリング
並列組み合わせ
並列組み合わせ
直列組み合わせ
直列組み合わせ

渦巻きばね

薄鋼板や帯鋼などの線材(ばね材)を渦巻き状に巻いたばねです。ばね材に弾性エネルギーを蓄積したり、蓄積した力を反発させたりして使用します。渦巻きばねには「接触型渦巻ばね」と「非接触型渦巻ばね」があります。

接触型渦巻ばねは、隣り合った材料同士がこすり合って、ばねの端を引っ張るときに生じる復元力を利用します。

非接触型渦巻ばねは、コイル同士がこすり合わず、復元力が均一なばねです。接触型渦巻ばねは、自動車のシートベルト巻取り装置や家電製品のコード巻取り装置などに使用されています。

また、非接触型渦巻ばねは自動車のシートリクライニング装置や各種メーター、さらに可変バルブタイミング機構などに使用されています。

渦巻きばね
渦巻きばね

イチから学ぶ機械要素 トップへ戻る