ばねの用途

ばねの特性や機能を活用し、身近な器具から大型機械・構造物まで、昔ながらの機器から現代機器まで、幅広い分野で使われています。

日用品

身の回りの日用品の中にも様々なばねが存在します。文房具で紙や書類を挟むためのクリップもばねの一種です。線を折り曲げて成形されたゼムクリップは線細工ばねの一種であり、紙や書類を綴じるためのステープラーには板ばねとコイルばねが使われています。ノック機構を持つボールペンでは、ペン先の出し入れにコイルばねを利用しています。ボールペンの中には、ペン先のボールを 1 mm 程度の小さなばねで支える機構を持つものもあります。
衣服を干すための洗濯ばさみでもばねが使われています。洗濯ばさみには、ねじりコイルばねを利用するものと、輪っかの形のばねを利用するものがあります。重さを量る秤にもばねを利用するものがあります。ばねばかりは引張コイルばねを利用するものです。
機械式時計では2種類の渦巻ばねが用いられます。1つは接触形渦巻ばねのぜんまいで、時計の針を進める動力を生み出します。もう1つはひげぜんまいと呼ばれる部品で、時計の調速脱進機で使われます。てんぷという部品に取り付けられたひげぜんまいに往復運動をさせることで、正しい時刻を刻むように針を動かします。

おもちゃもばねの様々な性質を利用しています。フタを開けると人形などがばねの復元力で飛び出るびっくり箱などです。オルゴールは、渦巻ばねを動力として音を出します。ミニカーのチョロQも渦巻ばねが走りの動力原です。スリンキーという変わった動きをするばね状のおもちゃもあります。

車両

自動車で使用されるばねは2000以上あるといわれています。エンジンで使用される代表的なものは吸排気バルブを動かすばねで、「弁ばね」や「バルブスプリング」と呼ばれます。ばね全体の中でも、弁ばねは最も過酷な環境で使われるばねでしょう。使用条件に応えるために特別な工夫が施されていており、「現在量産されているばねのなかでも最も高品質なばね」といわれます。
車体を支え、路面からの衝撃を和らげるサスペンションにも様々なばねが使用されてます。メインは圧縮コイルばねで、軽量で小型なため乗用車で多く使われています。重ね板ばねは耐荷重が大きいため、貨物自動車、バス、オフロード車などで使用されます。空気ばねは車高調整や乗り心地などの長所があるが高価なため、バスや高級車で使われます。
鉄道の懸架装置は、枕ばねと軸ばねという2種類のばねから構成されています。枕ばねは車体と台車の間のばねで、空気ばねが主に使われ、柔らかいばね定数を得ながらも車体の高さを維持しています。軸ばねは台車と輪軸の間のばねで、コイルばねが主に使われます。
電車のパンダグラフは、ばねによって架線に押し付けて電気を得ています。レールを枕木に固定するためにも、板ばねや線ばねが使われます。
ブルドーザの足回りには、キャタピラに張りを与えつつ異常な力が加わったときはそれを逃がすためにばねが組み込まれています。主にはコイルばねが使われています。

電気電子機器

電気機器類や電子機器類においてもばねが活用されています。例えばコンセントには薄板ばねが組み込まれており、このばねがプラグとの電気的接続およびプラグの保持を行います。これによってプラグが容易には取れないようになっており、なおかつ適度な力でプラグを抜くこともできるのです。
リレーやスイッチでも電気的な接点をばねが担っています。ノートパソコンなどの電子機器類は軽量化や小型化を求められるため、リレー・スイッチ・コネクタなどの薄板ばねにも軽量化が求められます。
照明やリモコンなどのスイッチも動作にばねを利用しています。もしばねが無かった場合、スイッチがゆっくり動くと接点間でアークが発生しやすくなりますが、ばねの力で瞬間的に端子を接触させてそれを防いでいます。
コンピュータのキーボードの中にもばねが組み込まれています。古いキーボードでは金属製のコイルばねが各キーの下に組み込まれています。現在では、ゴムの復元力でキーを押し戻す方式が主流となっています。ハードディスクドライブでは、サスペンションとよばれる薄板ばねが磁気ヘッドに一定荷重を与え、磁気ヘッドがディスク上数十nmの位置で維持されるのに寄与しています。

構造物

建築・土木分野の構造物自体にもばねが使われています。建物の免震構造ではコイルばねも使用されているが、代表的には金属板とゴムが層状に重なった積層ゴムが使われます。橋の支承でも積層ゴムなどが組み込まれており、これにより橋の上部構造の動きを逃しています。

免震構造以外の方法として制振構造がありますが、制振構造では重量物をばねとダンパーを介して建物上部に取り付ける機構を設けます。特に超高層建築物で制振構造が必要とされます。日本の東京スカイツリー頂部のゲイン塔には、ばね1本当たり1トンの巨大なコイルばねを使ったTMDが設置されています。

お問い合わせ