圧縮コイルばね
素線の断面形状はいくつかの種類があり、それによって次のように分類される。
円形断面ばね:素線断面が円形のばね。大きな短所がなく、最も広く使用されている。
異形断面ばね:円形断面以外のばねの総称で、以下のような種類がある。円形断面と比べると、いずれの種類も材料入手や製造が難しいという短所がある。 角ばね:素線断面が四角形のばね。長方形断面ばねとも呼ばれる。他の寸法を同じとしたら、円形断面よりもばね定数を大きくできる長所がある。 楕円断面ばね:素線断面が楕円形のばね。密着長さを小さくできるなどの長所がある。 卵形断面ばね:素線断面が卵形のばね。楕円断面と同じく、密着長さを小さくできるなどの長所がある。 より線ばね:複数の小さな素線をより合わせて一つの素線にしたばね。小さな素線同士が擦れることで摩擦力による減衰が起こる長所がある。
標準的な圧縮コイルばねは、素線と呼ばれる棒状あるいは線状の材料を螺旋状に等間隔で巻くことで作られる。圧縮コイルばねの各部位は以下のような名称で呼ばれている。
線径(d):素線の直径。
コイル内径(Di):コイルばね内側の直径。
コイル外径(De):コイルばね外側の直径。
コイル平均径(D):コイル内径とコイル外径の平均値((Di + De)/2)。
平均コイル半径(R):コイル平均径の半分(D/2)。
座巻:コイルばねの端面からばねとして作用しない部分までを指す。「ざまき」とよぶ。
総巻数(Nt):コイル全体の巻数。
有効巻数(Na):総巻数の内、ばねとして作用する部分の巻数。圧縮コイルばねの場合は総巻数から両端の座巻数を引いた数となることが多い。
自由長さ(L0):無負荷時のコイルばねの長さ。特に圧縮コイルばねの場合は自由高さとも呼ぶ。
密着長さ(Lc):荷重をかけてコイル同士を密着させたときのコイルばね長さ。特に圧縮コイルばねの場合は密着高さとも呼ぶ。実際には密着にならない範囲で使用されるのが普通である。
ピッチ(p):一巻した隣のコイルとの距離。
ピッチ角(α):コイルの勾配を角度で表したもの。
巻方向:コイルばねを巻く方向のことで、右巻と左巻がある。
また、以下のような寸法比も設計上の目安となる。
ばね指数(c):コイル平均径と線径の比(D/d)。
縦横比:自由長さとコイル平均径の比(L0/D)。