コイルスプリング

コイルスプリングは、エネルギーを蓄えてその後放出したり、衝撃を吸収したり、接触面間の力を維持したりするために使用される機械装置です。コイル スプリングは、負荷がなくなると自然の長さに戻る 螺旋状に形成された弾性材料で作られています。

コイルばねの材質（線材）は、引張または圧縮を受けるとねじれを生じます。したがって、ばね特性はせん断弾性係数に依存します。

コイルばねはねじりばねとしても使用できます。この場合、ばね全体がらせん軸を中心にねじれを受けます。これにより、ばねの材料は曲げモーメントを受け、らせん半径が減少または増加します。このモードでは、材料の ヤング率によってばねの特性が決まります。

バネ定数は、コイルバネが1インチ（2.54cm）圧縮されるまでにどれだけ保持できるかの測定値です。バネ定数は通常、製造元によって指定されます。バネ定数が100の場合、バネは100ポンド（45kg）の荷重で1インチ圧縮されます。^[1]

コイルスプリングの種類は次のとおりです。

• 伸張に耐えるように設計された張力/伸張コイル スプリング。通常、取り付け用のフックまたはアイが両端に付いています。
• 圧縮コイルスプリングは、圧縮されることに抵抗するように設計されています。圧縮コイルスプリングの典型的な用途は、自動車の サスペンション システムです。
  • 渦巻きばねは、高荷重の圧縮ばねとして使用されます。プレートのストリップを、らせんと螺旋の両方の形状に巻きます。圧縮すると、ストリップの端はワイヤ コイルよりも硬くなりますが、螺旋状の配置により、巻きが互いに底打ちすることなく重なり合うようになります。
  • アーク スプリング(ボウ スプリング) は、コイル スプリングの特殊な形状で、もともとは内燃機関の駆動トレインのデュアル マス フライホイールで使用するために開発されました。力はスプリングの両端から加えられます。このらせん軸とレバー アームに沿ってシステムの中心点に向けられた力によって、軸の周囲にトルクを伝達できます。${\displaystyle M=F\cdot r}$${\displaystyle F}$${\displaystyle r}$
• ねじりばねは、ねじり動作に抵抗するように設計されています。洗濯ばさみやガレージのドアの開閉によく使用されます。

コイルスプリングには多くの用途がありますが、注目すべきものは次のとおりです。

• コンピューターキーボードの座屈バネ
• インナースプリングマットレスのマットレスコイル
• 室内装飾用コイルスプリング

コイル スプリングは、車両のサスペンションでよく使用されます。これらのスプリングは圧縮スプリングであり、用途に応じて強度とサイズが大きく異なります。コイル スプリング サスペンションは、使用される車両に応じて、硬いものから柔らかいものまであります。コイル スプリングは、ショック アブソーバーと一緒に取り付けることも、別々に取り付けることもできます。トラックのコイル スプリングは、荷重がかかっていないときはスムーズに走行でき、荷重がかかるとスプリングが圧縮されて硬くなります。これにより、荷重がかかったときの車両の跳ね返りが少なくなります。コイル スプリング サスペンションは、車が衝撃を吸収し、車体のロールを少なくするために、高性能車にも使用されています。オフロード車では、ホイールでの移動範囲が広いため、コイル スプリング サスペンションが使用されます。

エンジンに使用されているコイルスプリングは圧縮スプリングであり、空気を送り込み、燃焼室から排気ガスを排出するバルブを閉じる重要な役割を果たします。スプリングは、バルブに接続されたロッカーに取り付けられています。

特定の材質、ワイヤ径、コイル径の引張コイルスプリングと伸長コイルスプリングは、完全に負荷がかかったときに同じ力を発揮します。コイルの数が増えると、自由長と圧縮/伸長長が（直線的に）増加するだけです。

金属コイルスプリングは、成形された型の周りにワイヤーを巻くことによって作られます。円筒形のコイルスプリングを形成するためにシリンダーが使用されます。

車両用コイルスプリングは、通常、硬化鋼で作られています。オートコイラーと呼ばれる機械は、簡単に成形できるように加熱されたスプリングワイヤーを取ります。次に、希望するコイルスプリングサイズの金属ロッドを備えた旋盤に送ります。機械はワイヤーを取り、それを回転ロッドに導き、ロッド全体に押し付けて複数のコイルを形成します。次に、スプ​​リングは機械から排出され、オペレーターはそれを油に入れて冷却します。次に、スプ​​リングは冷却による脆さをなくすために焼き入れされます。コイルのサイズと強度は、旋盤ロッドのサイズと使用する材料によって制御できます。剛性、減衰、強度など、スプリングから特定の特性を引き出すために、さまざまな合金が使用されます^[2]

• ボギー
• 板バネ
• ショックアブソーバー
• スプリング（装置）
• スリンキー
• ティミスシステム

ウィキメディア・コモンズには、コイルスプリングに関連するメディアがあります。

• WolframデモンストレーションプロジェクトにおけるSándor KabaiによるHelical Spring。
• スプリングテクノロジー研究所
• Spring Manufacturers Institute 2020-09-28 にWayback Machineでアーカイブ
• [1]、Dave Silberstein によるチュートリアル。
• 「朝から晩までスプリング」、1949 年 4 月、スチール コイル スプリング製造の基礎に関するポピュラー サイエンスの記事。