トーションスプリングはスパイラルスプリングで、コイルスプリングとも呼ばれます。これらは、半径方向にトルクを加えるように設計されています。それらは、メカニズムを離しておくために使用される圧縮スプリングとは反対です。トーションスプリングは2つのメカニズムを一緒に固定し、その気密性は内部に蓄えられたエネルギーに比例します。スプリングが蓄積されたエネルギーを解放するためには、張力を取り除く必要があります。

回転トルクが必要な場合は、トーションスプリングを使用してください。ねじりばねには、シングルトーションスプリングとダブルトーションスプリングの2つの設計があり、シングルトーションスプリングが最も一般的なタイプです。ねじりばねをシャフトに組み立てるとき、ばねが法線方向に回転すると内径が小さくなり、ばねがシャフトに引っかかり、ばねに不必要なストレスが発生する可能性があることに注意してください。スプリングの内径と、スプリングが作用するシャフトのサイズを考慮する必要があります。通常、スプリングレッグのねじれにタイトな曲げ半径が必要な場合は、ピアノ鋼線ASTM A228、オイルテンパリング鋼線ASTM A229、302ステンレス鋼ASTM A313など、より延性のあるスプリング材料が使用されます。脚部の構成と湾曲した領域での大きな曲げ半径は、使用されるスプリング材料が破損するのを防ぐのに役立ちます。

ツイストスプリングには複数の利点があり、さまざまな用途で人気があります。
耐久性:トルクスプリングは、重い負荷と高い使用率に耐えるように設計されており、通常、他のタイプのスプリングよりも寿命が長いです。その頑丈な構造により、より多くのサイクルに耐えることができるため、交換やメンテナンスの頻度を減らすことができます。
設計:トーションスプリングの設計により、重量を均等に分散できるため、安定した制御された動きが必要なアプリケーションに最適です。このバランスの取れた設計は、長期的な信頼性と効率の向上にも役立ちます。
スムーズな操作:トーションスプリングはスムーズで制御可能な動きを提供し、徐々に均一な力を加える必要があるアプリケーションで特に役立ちます。このスムーズな操作により、接続コンポーネントへの圧力が軽減され、システム全体の耐用年数が延びます。

トーションスプリングの種類
シングルトーションスプリング:中程度から高い回転力を必要とするアプリケーションに適したシングルコイルスプリング。
ダブルトーションスプリング:ダブルコイルスプリングは反対方向に巻かれているため、より高い負荷に耐え、より高い安定性を提供できます。これらは、ヘビーデューティアプリケーションに最適です。
ベンドタイプ
ラジアル曲げ:コイルは半径に沿って曲げられるため、自動車部品など、垂直方向の力が必要なアプリケーションに非常に適しています。
軸曲げ:コイルは軸に沿って曲がり、力がばねの軸に平行な電子機器などの用途に適しています。
スパイラル曲げ:連続的なスパイラル曲げは、滑らかで一貫した力を提供するため、精密機器や特殊機械に最適です。
接線方向の曲げ:コイルは中心軸に沿って接線方向に曲がり、独自の力特性を提供します。

トーションスプリングの設計
トーションスプリングの設計は、アプリケーション要件、材料特性、および機械的原理を慎重に考慮する必要がある体系的なプロセスです。次のステップバイステップガイドでは、効果的なトーションスプリング設計を作成するための構造化された方法を示します。
ステップバイステップガイド
1. アプリケーション要件を定義する
必要なトルク(M):期待される機能を実行するために必要なトルクを決定します。
たわみ角(θ):ばねをねじる角度を計算します。
環境条件:温度、腐食、化学物質への暴露などの要因を評価します。
2. スペースの制限を決定する
内径(ID):スプリングが取り付けられているシャフトまたはロッドに適している必要があります。トーションスプリングの内径は、トーションスプリングが取り付けられているシャフトまたはロッドよりも常に少なくとも15%大きくする必要があります。なぜでしょうか。トーションスプリングの脚が動くと内径が小さくなり、トーションスプリングがシャフトに引っかからないようにするためです。トーションスプリングがロッドやシャフトに引っかかると、トーションスプリングのトルクが全て失われて機能しなくなります。
外径(OD):周囲のコンポーネントやシェルに干渉してはなりません。
本体の長さ:スプリングの長さが利用可能なスペースに適していることを確認してください。
脚の長さと向き: 脚がアプリケーションにどのように接続されているかを検討します。
3.材料を選択します
性能要件: 強度、柔軟性、環境要件を満たす材料を選択します。
コストに関する考慮事項: パフォーマンスと材料費および製造コストとのバランスを取ります。
4. 主要なディメンションを計算する
平均直径(MD):MD=OD − d
ワイヤ径(d):トルクとスペースの制約に基づいて値を推定します。
スプリングインデックス:スプリングインデックス= MD ÷ d
目標値は 5 から 12 の間です。
5.有効なコイルの数を決定します(N)
角度たわみの計算:
必要な角度変形と材料特性を使用してNを推定します。
秤：
コイルの数が必要なたわみを許容し、応力限界を超えないようにしてください。
6. 脚の構成を設計する
機能:脚は効果的にアプリケーションにトルクを伝達する必要があります。
シンプルさ:脚のデザインをシンプルに保ち、製造の複雑さを軽減します。
角度と曲げ:用途に合わせて正確な角度と長さを指定します。
7. ばねの剛性(k)を計算します
スプリングレートの式を使用:Rt=Ed ^ 4/10.8 DN S=10.2 M/d ^ 3
調整：
d、D、または N を変更して、目的の k を取得します。
8. プロトタイプとテスト
ビルド サンプル: 計算されたディメンションに基づいてプロトタイプを作成します。
テスティング：
実際のアプリケーションまたはテスト設定をインストールします。
トルクとたわみを測定し、パフォーマンスを観察します。
反復：
テスト結果に基づいて設計パラメータを調整します。