号数	ばね論文集４４号（１９９９年）
ページ数	pp.7-12
種類	論文
論文名	大変形理論に基づく定荷重ぜんまいばね特性の理論解析
Title	Analysis on Characteristics of Constant-Force Spring Based on Large Deformation Theory
著者	大槻 敦巳・大島 成通･伊藤 大介
Author	Atsumi OHTSUKI ・Shigemichi OHSHIMA ・ Daisuke ITOH
抄録	定荷重ぜんまいばねについての理論的研究はほとんど無い。コイルに巻かれたばねを平坦化するために要するひずみエネルギを考慮して，ボッタ（Ｖｏｔｔａ）はこのようなばねの解析理論を提案した。しかしながら，この理論は変位の全ての段階に対して適用できず，特に，小さな変位に対し適用できない。なぜなら，ばねの巻き戻し長さ部分は平坦化しないからである。本論文において，我々は，エラスチカ理論に基づいて，定荷重ぜんまいばねの新しい理論的解析を行っている。そして，ボッタによって与えられた式では明らかにできなかったばねの展開メカニズムやばねの変形形状について解析している。その結果，荷重は急激に上昇し，その後ばねを無限に引き伸ばしたとき一定値に近づいていくことが分かった。さらに，市販の定荷重ぜんまいばねを用いて，この解析の実験的立証も行った。理論計算値は実験値と良い一致を示している。したがって，新理論は実用的であることが証明された。
Abstract	There are very few theoretical studies about a constant-force spring. Considering the strain energy necessary for flattening a coiled spring, Votta proposed an analytical theory of such a spring. This theory, however, could not be applicable for all stages of displacements, especially for small displacements, because the uncoiled length of the spring can not be flattened. In this report, we perform a new theoretical analysis of the constant-force spring based on the theory of Elastica. Then, the extension mechanism and the deformed shape of the spring, which could not be clarified in the formulas given by Votta, are analyzed. As a result, it is found that the force rises rapidly and approaches a constant value as the spring is extended infinitely. Furthermore, the experimental verification of this analysis is carried out using a commercially available constant-force spring. The theoretical values are in good agreement with the experimental ones. Consequently, the new theory is proved to be of practical use.
著者の所属	名城大学
Belonging	Meijo University
Key Words	Spring, Constant-force spring, Large deformation, Nonlinear analysis, Elastica problem