バネ

この用語のポイント

簡単にいうと…

バネとは

　力を受けて変形⇔復元する物

という技術要素です。

弾性を利用する部品の総称を広く指すこともあります。

漢字で「発条」と表記されます。

詳しくいうと…

バネは、ネジと並んで最も日常生活に浸透している技術要素のひとつです。

洗濯ばさみや水道栓から、電池用電極、時計、車や建物の衝撃吸収装置まで、いろんなところでその変形と復元の性能を発揮しています。

3つの特性

力を加えられ、変形したバネが復元する性質のことを弾性、その力を弾力と呼びます。

弾性は、(a)材料に備わっている場合（ex.ゴム）と、(b)形状によって実現される場合（ex.コイル形状）があります。

とはいえ、(a)ゴムの場合でも、その弾性は特徴的な分子間構造に基づいているため、結局は(a)(b)ともに、ミクロ／マクロな構造がその固体の弾性を決めています。

なお、バネの３大特性として下記が挙げられます：

　①復元力をもつ

　②エネルギーの蓄積／放出ができる

　③固有の振動数をもつ

①は元の形状へ戻る性質、②は変形時に加えられた力が復元時に外部へ放たれる性質、そして③はびよんびよんと一定に震える性質です。

種類

バネにはたくさんの種類（＝形状＝弾性の異なる強度や特徴）があります。

コイルバネ

コイルバネは、金属線などがくるくるコイル状に巻かれたタイプのバネです。エネルギー吸収効果がとくに優れ、もっとも一般的なタイプです。

左図の圧縮コイルバネのほか、引っ張りコイルバネ、ねじりコイルバネ（洗濯バサミのあれ）などの下位種類があります。

板バネ

板バネは、板状素材を折り曲げたり引っ付け合ったりさせた、簡易な形状のバネです。

左図のように、電池用電極に用いられたり、車や電車の衝撃吸収装置としても使われます。

薄板バネ、重ね板バネなどの下位種類があります。

その他

日常よく見かけるコイルバネや板バネのほか、渦巻バネ（ぜんまい）、皿バネ、輪バネ、トーションバーから、圧縮空気の弾性を利用する空気バネなど、たくさんの種類があります。

以上のようにバネは、弾性というその特徴的なミクロ（材料）／マクロ（形状）な構造のおかげで、今日もわたしたちの洗濯物をぱちんと留め、水道の水を止め、車の衝撃を吸収してくれているわけでした。

つまり…

バネとは

　力を受けて変形⇔復元する弾性という性質を備えることで、物体の固定や衝撃吸収などを行なう

技術要素というわけです。

歴史のツボっぽくいうと…

旧石器時代中期（１０～５万年前頃）　木の枝をしならせた罠が利用される。

旧石器時代後期（５～１万年前ごろ）　弦の張りを用いた弓矢が利用される。

紀元前４世紀頃　古代ギリシャの工学者ヘロンが、

　　　　　　　　弦をねじることで復元力を発揮する機械弓について記述する。

紀元前３世紀頃　古代ギリシャの発明家クテシビオスが、

　　　　　　　　青銅製の板バネを利用するカタパルトを発明する。

紀元前３世紀頃　古代ギリシャの工学者ビサンチウムのフィロンが、

　　　　　　　　弾性を備えた部品としての「バネ」の概念について初めて記述する。

１４世紀頃　　　ぜんまいを利用した機械式時計が発明される。

１６～１７世紀頃　ヨーロッパで、馬車の懸架装置に衝撃吸収用の鋼製バネが搭載される。

1678年　　イギリスの自然哲学者ロバート・フックが

　　　　　バネの物理法則（フックの法則）を発表する。

１８世紀頃　さまざまなピッチでのコイルバネ製造機(コイリングマシン)が作製される。

1969年　　アメリカのトーリン社が、数値制御（NC）式のバネ製造機を開発する。

<参考文献>（2019/01/27 visited）