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皿ばねの特性

皿ばねの特性は、他のばねに比べてユニークな非線形性を示します。
一般のばねは線形もしくはプログレッシブな(荷重増加に伴い、ばね定数が大きくなる)特性となるのに対し、皿ばねは荷重増加に伴って、ばね定数が小さくなるような非線形特性を示します。
そしてこのばね定数の変化のしかたは 有効高さ(h)と板厚(t)との比(h/t)のみに依存し、
(h/t)=0 では、ほとんど線形特性でありますが、(h/t)が大きくなるにしたがってばね定数の変化も大きくな ります。
特に (h/t)≒√2では、δ(たわみ)= hで、定荷重特性が得られます。図1のように無次元量(h/t)は、ばね特性を示す有効な値であるためMDS皿ばね寸法表にものせてあります。

<図1>
図1
<図2>
図2


単一の皿ばねでは荷重が足りない、あるいは、たわみがもっと欲しいという場合には、皿ばねを組み合わせて使用できます。その組合せ方と、ばね特性との関係は図2に示すとおりです。
すなわち

(A)並列
同方向に重ねた場合で、単一皿ばねの特性に比べて荷重が重ね枚数倍になる。
(B)直列
向かい合わせに組合わせた場合で、単一皿ばねの特性に比べてたわみが組合わせ数倍になる。
(C)並直列
並列と直列の組合わせで、単一皿ばねの特性に比べて荷重は並列重ね数倍に、たわみは直列 組合せ数倍になる。

なお、実際のばね特性は、密着近くになると、荷重が急激に増大いたします。
従ってばね特性を重視する場合は、使用最大たわみを、全たわみの75%に抑える必要があります。


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