▷ スプリング（またはスプリング）：その正体、種類、用途

この記事では、スプリングとも呼ばれるスプリングとは何かについて説明します。さらに、さまざまな種類のばねとその用途についても学びます。

スプリングとは何ですか？

ばね(またはばね) は、コイル状に曲げられた金属体で、圧縮または拡張した後にその形状に戻ることができます。言い換えれば、バネは永久的に変形しない弾性要素ですが、バネに力をかけるのをやめると元の形状に戻ります。

ばねはさまざまな材料で作られていますが、最も一般的な材料はステンレス鋼ですが、炭素、クロム、シリコンなどの成分を含むプラスチックや合金も使用されます。

ばねの特性の 1 つは、ばねが静止位置に対して圧縮または伸長されると、その伸長に比例するが反対方向の力を及ぼすことです。以下では、ばねの弾性力がどのように計算されるかを見ていきます。

この特殊性は、ばねが工学分野で多くの用途があることを意味します。一般に、ばねは抵抗を与えたり、外部応力を緩和したりするように設計されています。以下では、スプリングが何のためにあるのかについても説明します。

スプリングの種類は次のとおりです。

一般に、ばねのタイプはそれに加えられる荷重に基づいて分類されますが、他の異なるタイプに分類するための他の基準もあることに注意してください。

以下に、各種類のバネの説明とサンプル写真が表示され、それぞれの種類のバネがどのようなものであるかを確認できます。

引っ張りバネはその名の通り張力によって動作するため、力が加わるとバネが伸びます。この種のスプリングは通常、伸ばしたり荷物を吊り下げたりしやすいように、一端にフックが付いています。

圧縮スプリングは圧縮するように設計されているため、スプリングに力が加わるとさらに圧縮されます。圧縮バネは、荷重を緩衝するために多くの機械の機構に使用されています。

曲げバネには垂直方向に荷重がかかります。したがって、バネは曲がることで荷重を吸収し、加えられた力がなくなると元の形状に戻ります。このタイプのばねは、車両整備などで使用されます。

ねじりバネは、軸方向の荷重を加える代わりにトルクがかかるため、動作中にそれ自体が回転します。したがって、このタイプのスプリングは荷重がかかると端が回転します。

最後に、さまざまな種類の取り組みに対応できるスプリングもあることに注意してください。たとえば、圧縮、またはねじりだけでなく、牽引でも動作できるスプリングがあります。

ばねは、日常使用だけでなく、工具や機械などの産業用にもさまざまな用途に使用されています。以下に、スプリングが何のためにあるのかを示します。

ばねを圧縮することで蓄積されたエネルギーを機械式時計などの機械装置に動力を供給するために使用できるため、ばねまたはスプリングを駆動に使用できます。バネが再び緩むと駆動が停止します。
ばねによって加えられる力は、ばね秤やショックアブソーバーなどで反力として使用できます。
車の機構にもバネが使われており、摩擦クラッチやドアブレーキなどにはバネが組み込まれて作動しています。
スプリングを組み合わせて加えられる荷重を分散させることもでき、それにより広い領域にかかる荷重をより均一な荷重に変換します。たとえば、多くのマットレスには体重を分散するためのスプリングが内蔵されています。
最後に、スプリングはショックアブソーバーとして機能するため、衝撃の影響を軽減するためにも使用されます。