号数	ばね論文集３６号（１９９１年）
ページ数	pp.23-30
種類	論文
論文名	円筒コイルばねの素線断面形状の最適化
Title	Shape Optimization of the Wire Cross Section of a Helical Spring
著者	大河内 禎一1)・今泉 敏幸2)・市川 正治2)
Author	Teiichi OOKOUCHI 1), Toshiyuki IMAIZUMI 2) and Syouju ICHIKAWA 2)
抄録	本報は、円筒コイルばねの素線断面形状の最適化について行われたものである。通常、円形断面の円筒コイルばねは、コイルの内側の応力が外側より大きくなる。ゆえに、素線断面形状の改良による応力の均一化によって、重量が軽減し得ると考えられる。 形状最適化は、最大設計応力、ばね定数、コイル中心径および負荷荷重が一定という条件のもとで、円筒コイルばねの重量が最小となる素線断面形状を求めることより行われる。ばねに働くねじりモーメントとせん断によって生ずる応力は、コイルの曲りの影響を考慮して、有限要素法で計算される。 素線断面形状は、断面の原点から外周上のそれぞれの径の長さｒを変更することにより逐次修正される。最適断面形状は、本報で用いた原形状によらず、ほぼだ円なることがわかった。
Abstract	This paper discusses the optimal shape for the wire cross section of a helical spring. In general, stress at the inner side of the coil is higher than that at the outer side in a helical spring with a round cross section. Therefore, weight may be saved through stress equalization effected by improving the shape of the wire cross section. Shape optimization is performed by modification of the cross-sectional shape so as to minimize the weight of the helical spring under the constraints of design stress, spring rate, coil diameter and applied load. Stress caused by torsional moment and shear force is calculated by means of FEM, taking the effect of coil curvature into account. The shape of the wire cross section is successively modified by changing r, which represent the radius from the sectional center to each node on the periphery of the section. The optimized shapes are almost oval and are obtained independent of supposed initial shapes.
著者の所属	1)名古屋工業大学 2)中央発條(株)
Belonging	1)Nagoya Institute of Technology 2)Chuo Spring Co., Ltd
Key Words