曲げスプリング
曲げスプリングは、梁（beam）の曲げ変形を利用して弾性力を発生させるばねである。コイルばねのようにねじりや圧縮を主とする形式と異なり、片持ち梁や両端支持梁、曲げ加工した線材・板材の弾性たわみを機能に直結させる点が特徴である。代表例はクリップ、板ばね（leaf spring）、カンチレバー式センサ、ワンタッチ治具、電子部品のコンタクトなどであり、構造は単純でも荷重—変位が線形に近く制御しやすい。材料はピアノ線（SWP）、ステンレス（SUS304系）、リン青銅、ベリリウム銅、ばね用炭素鋼板などが用いられ、必要性能に応じて熱処理や表面処理を組み合わせる。
原理と力学
曲げスプリングは、外力により発生する曲げモーメントMと断面二次モーメントI、およびヤング率Eによりたわみδと表面応力σが決まる。片持ち梁先端に集中荷重Fを受ける基本モデルでは、最大モーメントは固定端でM=F·L（Lは梁長）となる。最大曲げ応力はσ=Mc/Iで与えられ、円形断面（直径d）ならI=πd^4/64、c=d/2よりσ=32FL/(πd^3)。長方形断面（幅b、厚h）ならI=bh^3/12、c=h/2よりσ=6FL/(bh^2)である。小変形・線形弾性の範囲では、たわみはδ=FL^3/(3EI)（片持ち先端荷重）の関係に従う。
小変形仮定と端条件
小変形仮定（回転角が小さくせん断変形を無視）を満たすと、理論式と実機挙動の一致が良い。端条件により係数は変わり、両端支持中央荷重ではδ=FL^3/(48EI)、最大応力は中央断面でσ=Mc/I（M=F·L/4）。実設計では取り付け剛性の有限性（準固定）を見込み、実験係数や有限要素法（FEM）で補正する。
ばね定数と設計式
線形領域ではばね定数k=F/δで表せる。片持ち先端荷重モデルの代表式は次のとおりである。
- 一般式：k=3EI/L^3
- 円形断面（直径d）：k=3E(πd^4/64)/L^3 = 3Eπd^4/(64L^3)
- 長方形断面（b×h）：k=3E(bh^3/12)/L^3 = Ebh^3/(4L^3)
設計上は所望のkから断面（dやh）、L、Eの組合せを逆算し、使用最大荷重での応力が許容値以下となるよう決定する。さらに期待寿命に応じて疲労強度を満たすことを確認する。
許容応力と安全率
静的用途では降伏応力の一定割合（例：0.3〜0.6σy相当）を許容応力の目安とし、動的用途ではS-N曲線に基づき疲労限度を基準に安全率（1.2〜1.5程度）を設定する。切欠きや曲げRの小ささは応力集中を招くため、隅Rやノッチ部の形状最適化が有効である。
材料と熱処理
高弾性率Eと高強度が望ましい。ピアノ線（SWP-B等）は高強度で汎用性が高く、SUS304系は耐食性を要する環境に適する。リン青銅／ベリリウム銅は導電性とばね性のバランスが良く、電気接点に多用される。成形後の応力除去焼鈍（stress relieving）やショットピーニングは残留応力を低減し、疲労寿命を改善する。腐食環境では防錆メッキ、化成皮膜、電解研磨などを併用する。
表面仕上げと疲労
表面粗さはき裂起点になりやすく、Rzの低減は疲労強度向上に寄与する。研磨やバレル、電解研磨により微小欠陥を抑制し、ショットピーニングで表面圧縮残留応力を付与すると高サイクル域で有利となる。
形状設計と加工
曲げスプリングの加工はCNCワイヤフォーミング、プレス曲げ、レーザーカット＋曲げブレーキなどが一般的である。最小曲げ半径は材料と板厚・線径に依存し、過小なRは割れ・座屈の原因となる。実務ではdやhの1〜3倍程度を初期目安とし、試作で最適化する。固定端近傍の形状自由度が性能に大きく効くため、基部を厚く・広くする、補強リブを与える、重ね板構造とするなどの工夫が有効である。
寸法公差と品質管理
ばね定数kのばらつきはE、寸法（d, h, L）の公差と残留応力に起因する。工程能力指数（Cpk）を指標に、材料ロット管理、熱処理条件の均一化、100%外観検査と抜取り荷重—変位検査を組み合わせ、量産安定化を図る。
用途例
ワンタッチクランプ、樹脂ハウジングの係止爪、電池ホルダのコンタクト、コネクタの端子スプリング、計測用カンチレバー、薄板片持ちの押し付け機構などに広く用いられる。機械要素との組合せでは、位置決めピンやボルトとの併用で振動緩和・騒音低減を達成できる。摩擦とヒステリシスが問題となる場合は、接触面の潤滑や表面処理で改善する。
規格・図示・記号
製図上は断面形状、自由長、固定端条件、想定荷重位置を明示し、試験時の境界条件（荷重点、支持条件、速度）を仕様書に記載する。ばね特性は荷重—たわみ線図（F–δ）で提示し、許容範囲を公差帯で規定すると量産時の合意が取りやすい。
設計上の注意
（1）許容応力内でも長期クリープ・緩み（relaxation）に注意する（高温・高湿・化学環境で顕著）。（2）繰返し荷重では平均応力の効果を考慮し、グッドマン線図等で評価する。（3）取付剛性や隙間、ストッパ位置を実機と同等に再現した治具で評価する。（4）低温では靱性、極薄では寸法公差の相対影響が支配的となる。（5）安全の観点から、過荷重時の破断モードを制御し、二次損傷を回避するフェイルセーフ形状を採用する。
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