ねじりコイルばねの設計について

ねじりコイルばねは、コイル部から伸びる腕部部分に生じる曲げたわみを考慮して設計する
必要があります。

腕部分の考慮の要否については、次の式で判断することできます。
a¹+a²が0.09πDN以上であれば、腕部長さを考慮することが望ましいです。

図2. ねじりコイルばねの腕の長さ

ねじりコイルばねのばね定数 K^T は次の式で求めることができます。

腕部分の長さを無視できる場合

腕部分の長さを無視できない場合

また、いずれの応力 σ も次の式で求めることができる。

図3. ばね指数「c」と曲げ応力修正係数「κb」の関係

ねじり方向と応力の関係

モーメントの作用方向ねじりコイルばねを巻き込む方向か巻き戻す方向に作用するかにより、最大引張応力位置および値が異なる。
ねじりコイルばねを巻き込む方向で負荷して使用する場合は、コイルの外側は引張応力が、内側は圧縮応力が働く。
この場合は圧縮応力の方が引張応力より大きいが、折損は引張応力が働くところで起こりやすい。
巻き戻す方向に負荷するときは、コイルの外側が圧縮応力で、内側引張応力となるから次の式を使うとよい。

ここでは、モーメント腕の長さを（R+D/2）としていることに注意したい。
なお、応力集中係数については、応力σの計算で記載したkbの式を用いる。