コイルバネ・コイルスプリング製造(引っ張りバネ、圧縮ばね、ねじりバネ、板バネ)
「ばね」の葵スプリング。

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ねじりコイルバネ

1.各寸法の名称

各寸法の名称

◆各部の名称と説明

No 記号 記号の意味 単位 備考
1 d 材料の直径 mm
2 Di コイル内径 mm
3 Do コイル外径
mm
4 D コイル中心径
mm
5 N 巻き数 -
6 a1 アーム長さ mm  
7 a2 アーム長さ mm  
8 - 巻き方向 -
9 θ₀ 自由角度 ° 荷重がかかっていないときのアームの角度
10 θ1 θ2 指定角度 °
11 ψ1 ψ2 たわみ角度 °

2.計算式、設計

計算式、設計

◆記号と用語の説明

No 記号 記号の意味 単位 説明
1 c D/d ばね指数 - 巻き加工の加工性を表す指数
2 E 縦弾性係数 N/㎜²
3 κTd トルクばね定数 N・㎜/deg(角度) 1度あたりに発生するバネの力
4 △D 負荷状態における
コイル平均径の減少
5 Ds 案内棒の直径
6 P 荷重 N
7 T トルク N  
8 σ 応力 N/㎜2
9 kb 応力修正係数 - バネの巻き戻し方向へ使用する場合の応力計算に使用

◆縦弾性係数 E

材質 Eの値(N/㎜²)
硬鋼線 206×103(206,000)
ピアノ線
オイルテンパー線
ばね用ステンレス鋼 SUS304、SUS316 186×103(186,000)
SUS631J 1 196×103(196,000)
黄銅線 98×103(98,000)
洋白線 108×103(108,000)
りん青銅線 98×103(98,000)
ベリリウム銅線 127×103(127,000)

◆計算式

  • ① ばね指数(c D/d)
    ばね指数(c D/d)
  • ② トルクばね定数 (κTd)
        アーム長さを考慮するか否か一応の目安 アーム長さを考慮するか否か一応の目安

          1) アームを考慮しなくてよい場合
          アーム長さを考慮するか否か一応の目安
          2) アームを考慮する場合
          アーム長さを考慮するか否か一応の目安
  • ③ トルク (T)
    ③ トルク (T)
  • ④ 荷重 (P)
    ④ 荷重 (P)
  • ⑤ 応力 (σ)

          1) バネの巻き込み方向へ使用する場合の応力計算に使用
    アーム長さを考慮するか否か一応の目安
          2) バネの巻き戻し方向へ使用する場合の応力計算に使用
          アーム長さを考慮するか否か一応の目安
  • ⑥ 案内棒 (Ds) 
         バネを巻き込む方向にねじるとコイルの直径が減少するので、案内棒の直径(Ds)は、
         最大使用時のコイル内径(Di-△D)の約90%にとることが望ましい。
    アーム長さを考慮するか否か一応の目安

3.応力

静荷重使用の場合

静荷重とは・・・ばねの使用状態で荷重変動が無い。
        繰り返し荷重があっても、約1,000回以下の動作しかないもの。

 ねじりコイルバネの応力は、下記の式にて計算して、下図を超えないようにする。

  •  1) バネの巻き込み方向へ使用する場合の応力計算に使用
    バネの巻き込み方向へ使用する場合の応力計算に使用
  •  2) バネの巻き戻し方向へ使用する場合の応力計算に使用
    バネの巻き戻し方向へ使用する場合の応力計算に使用
静荷重使用の場合

動荷重使用の場合

動荷重とは・・・繰り返し荷重で使用される場合

JIS B 2709での推定寿命予測について記載します。

ピアノ線、弁バネオイルテンパー線などの耐疲労特性の優れた線を使用したとき、下記の図を用いて
バネ寿命を推定することができる。

  • 1) σB ・・・ 材料の引張強さ
  • 2) 図の斜線 
    ばね指数(c D/d)
    また、上限応力係数の0.7の太い横線は、ばねのへたりの許容度によって上下に移動するもので、
    わずかなへたりを許容するならば、係数σmax/σB の σmaxを、上記静荷重の許容応力の図に示す
    許容曲げ応力まで取り、太い横線を上限に移動してもよい。

疲れ強さ

※ 設計、寿命計算については、バネ仕様等の情報を提供いただきましたら、当社で計算いたします。

4.許容差(公差)

日本工業規格(JIS) JIS1~3級 (冷間成形ばね許容差) での許容差

※当社では、これより厳しい許容差にも対応いたします。(打合せの上)

◆自由角度

巻き数
等級
1級 2級 3級
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°

※ Dはコイル平均径、dは材料の線径を示す。
※ 表のD/dが 4以上、22以下に適用する。
※ バネ特性の指定がある場合は、自由角度は参考とする。

◆コイル直径

(単位:mm)

ばね指数
c (D/d)
等級
1級 2級 3級
4以上 8以下 ±1.0%、 最小±0.15 ±1.5%、 最小±0.20 ±2.5%、 最小±0.40
8を超え 15以下 ±1.5%、 最小±0.20 ±2.0%、 最小±0.30 ±3.0%、 最小±0.50
15を超え 22以下 ±2.0%、 最小±0.30 ±3.0%、 最小±0.50 ±4.0%、 最小±0.70

※ ばねの用途に応じて、内径または外径を指定する。
※ Dはコイル平均径、dは材料の線径を示す。
※ 表の両条件のうち、絶対値の大きい方を満足するものとする。

◆コイル部の長さ

(単位:mm)

ばね指数
c (D/d)
等級
1級 2級 3級
4以上 8以下 ±1.5%、 最小±0.3 ±3.0%、 最小±0.6 ±5.0%、 最小±1.0
8を超え 15以下 ±2.0%、 最小±0.4 ±4.0%、 最小±0.8 ±7.0%、 最小±1.4
15を超え 22以下 ±3.0%、 最小±0.6 ±6.0%、 最小±1.2 ±9.0%、 最小±1.8

※ 密着巻きには適用しない。
※ Dはコイル平均径、dは材料の線径を示す。
※ 表の両条件のうち、絶対値の大きい方を満足するものとする。

◆アーム部の長さ

アームの長さは、下記図のa a1によって行う。
アームの長さ

(単位:mm)

材料の直径
(mm)
等級
1級 2級 3級
0.1以上 0.5以下 ±2.0%、 最小±0.3 ±3.0%、 最小±0.5 ±4.0%、 最小±1.0
0.5を超え 1以下 ±2.0%、 最小±0.5 ±3.0%、 最小±0.7 ±4.0%、 最小±1.5
1を超え 2以下 ±2.0%、 最小±0.7 ±3.0%、 最小±1.0 ±4.0%、 最小±2.0
2を超え 4以下 ±2.0%、 最小±1.0 ±3.0%、 最小±1.5 ±4.0%、 最小±3.0
4を超えるもの ±2.0%、 最小±1.5 ±3.0%、 最小±2.0 ±4.0%、 最小±4.0

※ 表の両条件のうち、絶対値の大きい方を満足するものとする。

◆アーム部の曲げ角度

アームの長さは、下記図のaによって行う。
アーム部の曲げ角度

等級
1級 2級 3級
aの許容差 ±5° ±10° ±15°

5.アーム形状の種類

① アームが短い形状

アームが短い形状

② アームが長い形状

アームが長い形状

③ ダブルトーション形状

ダブルトーション形状

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