皿ばね とは
皿ばねとは？特徴や用途、メリットをわかりやすく解説！
皿ばね（ディスクスプリング、Disc Spring）とは、円盤状の形をしたばねで、中央が凹んだ皿のような形状をしているのが特徴です。
一般的なコイルばねと異なり、小さいスペースで大きな荷重を受け止めることができるため、産業機械やボルトの緩み防止などに幅広く使われています。
皿ばねの仕組みと特徴
皿ばねは、荷重を受けると中央部分が変形し、力を吸収します。その後、元の形状に戻ることでエネルギーを放出します。
✅ ポイント
- 軸方向の荷重に対して高い反力を発生
- 小さなスペースで大きな力を支えられる
- 複数枚を組み合わせて特性を調整できる
特に、複数の皿ばねを直列や並列に組み合わせることで、荷重特性を自由に調整できるのが大きな強みです。
皿ばねの用途
皿ばねは、その特性を活かして以下のような分野で使用されています。
① ボルトの緩み防止
- 特徴：振動や衝撃によるボルトのゆるみを防ぐ
- 用途：橋梁、建築構造物、プラント設備
② クラッチやブレーキの補助
- 特徴：コンパクトな構造で高い荷重を受けられる
- 用途：自動車やバイクのクラッチシステム、産業機械のブレーキ
③ 振動・衝撃の吸収
- 特徴：衝撃を効率よく分散し、機械部品の負担を軽減
- 用途：鉄道車両、建設機械、工作機械
皿ばねのメリット・デメリット
メリット
✅ 小スペースで大きな荷重を支えられる → コンパクトな設計が可能
✅ 耐久性が高い → 金属疲労に強く、長期間の使用に適している
✅ 荷重特性の調整が可能 → 枚数や配置を変えて特性をカスタマイズできる
デメリット
⚠ 変形しすぎると破損のリスク → 設計時に限界荷重を考慮する必要がある
⚠ 組み立てがやや複雑 → 枚数や組み合わせ方によって特性が変わるため、適切な選定が必要
皿ばねの設計ポイント
皿ばねを設計する際は、以下の点に注意が必要です。
- 必要な荷重特性の設定（直列・並列の組み合わせを考慮）
- 材質の選定（ステンレス鋼、ばね鋼など）
- 疲労強度の確認（繰り返し荷重に耐えられるか）
特に、高荷重環境で使用する場合は、摩耗や疲労による破損を防ぐための設計が重要です。
まとめ
皿ばねは、小さなスペースで高い荷重を支えられる特殊なばねであり、ボルトの緩み防止や機械の振動吸収、クラッチ・ブレーキシステムなどに広く使われています。
✔ コンパクトかつ高荷重対応のばねが必要な場合に最適
✔ 組み合わせによって特性を調整できる
産業機械や自動車部品、構造物の設計に関わる方は、皿ばねの特性を理解し、最適な活用を検討しましょう！