JIS F 0503 : 2005 船舶機関部コイルばね

2019年7月1日の法改正により名称が変わりました。まえがきを除き，本規格中の「日本工業規格」を「日本産業規格」に読み替えてください。

F 0503：2005

目

次

ページ

1. 適用範囲 ························································································································ 1

2. 引用規格 ························································································································ 1

3. 定義 ······························································································································ 1

4. 材料 ······························································································································ 1

5. 寸法及び形状 ·················································································································· 2

6. ばねの設計に用いる記号及び計算式 ···················································································· 3

7. 許容ねじり応力 ··············································································································· 5

7.1 静荷重を受けるばね ······································································································· 5

7.2 繰返し荷重を受けるばね ································································································· 6

8. サージング ····················································································································· 6

9. 寸法及びばね特性の許容差 ································································································ 7

9.1 熱間成形ばねの寸法許容差······························································································· 7

9.2 冷間成形ばねの寸法の許容差···························································································· 8

9.3 熱間成形ばねのばね特性の許容差······················································································ 8

9.4 冷間成形ばねのばね特性の許容差······················································································ 9

9.5 その他の寸法許容差 ······································································································· 9

10. 加工方法 ····················································································································· 10

10.1 材料の表面加工 ··········································································································· 10

10.2 熱処理 ······················································································································· 10

10.3 ショットピーニング及びセッチング ················································································ 10

11. 検査 ··························································································································· 10

12. 仕様書の記載 ··············································································································· 11

（2）

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日本工業規格

JIS

F 0503：2005

船舶機関部コイルばね

Shipbuilding-Coiled springs for marine machinery

1. 適用範囲　この規格は，船舶機関部に使用する圧縮ばね又は引張ばねのうち，円形断面の材料を使用

し，熱間又は冷間で成形される円筒形コイルばね（以下，ばねという。）について規定する。

2. 引用規格　次に掲げる規格は，この規格に引用されることによって，この規格の規定の一部を構成す

る。これらの引用規格は，その最新版（追補を含む。）を適用する。

JIS B 0103 ばね用語

JIS B 2704 圧縮及び引張コイルばね−設計・性能試験方法

JIS G 3522 ピアノ線

JIS G 3561 弁ばね用オイルテンパー線

JIS G 4314 ばね用ステンレス鋼線

JIS G 4801 ばね鋼鋼材

JIS H 3270 ベリリウム銅，りん青銅及び洋白の棒及び線

3. 定義　この規格で用いる主な用語の定義は，JIS B 0103によるほか，次による。

4. 材料　ばねに用いる材料の種類，規格番号，記号，用途及び成形方法は表1による。また，ばね材料

の直径は，表2による。

なお，これ以外の材料の種類及びばね材料の直径を使用する場合は，受渡当事者間の協議による。

表 1 材料・用途・成形方法

材料の種類

規格番号

記号

ばね鋼鋼材

弁ばね用オイルテンパー線

用途

高い応力まで使用するもの，

繰返し荷重又は繰返し衝撃を

受けるもの及び強度を要する

もの。

例：逃し弁ばね

吸排気弁ばね

燃料噴射弁ばね

燃料ポンプばね

調速機ばね

始動弁ばね

チェーン緊張ばね

ブレーキシリンダばね

オイルクッションばね

成形方法

熱間成形

冷間成形

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表 1 材料・用途・成形方法（続き）

材料の種類

規格番号

記号

用途

ばね用ステンレス鋼線

高い応力まで使用する

耐食性ばね

耐熱性ばね

りん青銅線

低い応力で使用する

耐食性ばね，非磁性ばね

ピアノ線

成形方法

小形強力圧縮ばね

引張ばね

冷間成形

表 2 ばね材料の直径

単位 mm

材料記号

直径

寸法範囲

5. 寸法及び形状　ばねの寸法及び形状は，次の各項による。

a) ばね指数　ばね指数

材料の直径

コイル平均径

b) 縦横比　圧縮ばねの縦横比

は，4〜15までの範囲で選ぶのがよい。

コイル平均径

自由高さ

は，0.8〜4までの範囲で選ぶのがよい。

c) 有効巻数及び総巻数　有効巻数は，3以上にとるのがよい。

なお，圧縮ばねで特に作用時の曲がりをきらうものは，総巻数を0.5の奇数倍にとるのがよい。

d) ピッチ　ピッチは，コイル平均径の21以下にとるのがよい。

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e) 密着高さ　圧縮ばねの密着高さは，通常指定しない。特に，密着高さの指定を必要とするときは，次

の式で求めた値を最大値として指定する。

密着高さ (Hs) ＝総巻数 (Nt) ×材料の直径 (dmax）

ここに，dmax：材料の直径dの許容差の最大値をとった直径

圧縮ばねの両端の座巻数　圧縮ばねの両端の座巻数は，通常0.75〜1.5巻とし，繰返し荷重を受けるば

ねは，1巻以上（又は，最少巻数を1巻）とする。

g) 圧縮ばねの先端の厚さ　圧縮ばねの先端の厚さは，表3による。

表 3 先端の厚さ

端面の研削範囲

巻

約87

巻

先端の厚さ

材料の直径×0.25

材料の直径×0.15

備考　端面の研削範囲を特に指定しないときは，

270°とする。

h) 引張ばねのフック　引張ばねのフックの曲げ半径は，できる限り大きくして，工作しやすいような形

状とするのがよい。

6. ばねの設計に用いる記号及び計算式　ばねの設計に用いる記号及び計算式は，JIS B 2704に準拠して，

次による。

a) ばねの設計に用いる記号　ばねの設計に用いる記号は，表4による。

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表 4 記号

記号

単位

記号の説明

材料の直径

コイル内径

コイル外径

コイル平均径

総巻数

有効巻数

自由高さ（引張ばねの場合自由長さ）

圧縮ばねの密着高さ

コイル外側面の傾き

ピッチ

ばね指数

縦横比

計画の荷重

計画のたわみ

計画のばね定数

ねじり修正応力

ねじり応力

応力修正係数

引張ばねの初張力

低温焼なましによる初張力の残存係数

固有振動数

ばねの運動部分の質量

横弾性係数

材料の単位体積当たりの質量

備考 1 N/mm2 = 1 MPa

b) たわみ，ばね定数及びねじり修正応力の計算式　圧縮ばね及び初張力のない引張ばねのたわみ，ばね

定数及びねじり修正応力は表5による。

表 5 たわみ，ばね定数及びねじり修正応力の計算式

たわみ

ばね定数

ねじり修正応力

c) 横弾性係数　ばねの計算に用いる横弾性係数Gの値は，表6による。

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表 6 横弾性係数

Gの値

材料の種類

ばね鋼鋼材

ピアノ線

弁ばね用オイルテンパー線

ばね用ステンレス

鋼線

りん青銅線

d) 応力修正係数　ねじり修正応力の計算に用いる応力修正係数 κ の値は，次の計算式又は表7による。

＝

−

＋

615

−

表 7 応力修正係数

e) 初張力がある引張ばねの初張力の計算式　引張ばねのうち，密着巻の冷間成形コイルばねには，初張

力を生じるので，引き伸ばしたときの荷重はP＋Piとなる。初張力Piの値は，次の経験式による。

Pi＝

255D

なお，初張力の残存係数Aは，表8による。

表 8 低温焼なましによる初張力の残存係数

材料の種類

ピアノ線

ばね用ステンレス鋼線

低温焼なましの条件

施工せず

150 ℃×15分 200 ℃×15分 230 ℃×15分 300 ℃×15分 350 ℃×15分

7. 許容ねじり応力

7.1 静荷重を受けるばね　静荷重を受けるばねは，次による。

a) 圧縮ばね　静荷重を受ける圧縮ばねの試験荷重時の許容最大ねじり応力は，τ0について検討して定め

る。τ0は図1の値を超えないことが望ましく，また，ばねの使用上の最大応力は図1に示す値の80 %

以下にするのがよい。特に，逃し弁ばねなど使用中のへたりをきらうものは，応力修正係数を乗じた

ねじり修正応力 τ の値を図1の値の80 %以下にするのがよい。

b) 引張ばね　引張ばねの許容ねじり応力は，図1に示す値の80 %とし，また，ばねの使用上の最大応力

は，図1に示す値の64 %以下にするのがよい。

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図 1 許容ねじり応力

7.2

繰返し荷重を受けるばね　繰返し荷重を受けるばねの試験荷重時の許容最大ねじり応力は，応力修

正係数を乗じた，ねじり修正応力 τ の値が図1の値を超えないことが望ましく，また，常用荷重時 (1) の

許容ねじり修正応力 τ の値は，表9の値以下にするのがよい。

なお，応力振幅は，表9の値の30 %以下にするのがよい。

注(1) 繰返し荷重を受けるばねの使用荷重，又は，繰返し荷重の最大値。

表 9 常用荷重時の許容ねじり修正応力

単位 N/mm2

材料

材料の

直径 mm

8. サージング　吸排気弁ばねなどは，サージングを避けるために，ばねに作用する加振源のすべての振

動と共振しないような，ばねの固有振動数を選ばなければならない。

なお，ばねの固有振動数の計算は，次の式による。

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d G

＝

NaD

ここに，a：両端自由又は固定の場合2i

＝

一端固定で他端自由の場合

2−

i 1

i：共振の次数 1，2，3，…

鋼のG＝7.85×104 N/mm2，m＝7.85×10−6 kg/mm3とし，ばね両端が自由又は固定とした場合，ばねの1

次の固有振動数は，次の式によって算出する。

＝

NaD

9. 寸法及びばね特性の許容差　寸法及びばね特性の許容差は，熱間成形及び冷間成形の二つに成形方法

で大別し，それぞれ1級，2級及び3級の3等級に分類して規定する。

9.1

熱間成形ばねの寸法許容差　熱間成形によるばねの寸法許容差は，次による。

a) 自由高さ(2) ばね特性の指定がない場合の自由高さの許容差は，表10による。また，ばね特性の指定

がある場合の自由高さには，通常許容差を指定しない。

注(2) 引張ばねの場合は，以下，高さを長さといい，フック内側間の長さで表す。

表 10 自由高さの許容差

単位 mm

等級

1級

2級

3級

許容差

最小値±1.0

最小値±2.0

最小値±3.0

b) コイル直径　コイル直径の許容差は，ばねの用途に応じてコイルの内径又は外径のいずれか一方を指

定する。また，その数値は表11による。

表 11 コイル直径の許容差

単位 mm

許容差

等級

1級

2級

3級

自由高さ250以下

最小値±0.5

最小値±1.0

最小値±1.5

自由高さ250を超え500以下

最小値±1.0

最小値±1.5

最小値±2.0

自由高さ500を超えるもの

最小値±1.5

最小値±2.0

最小値±2.5

備考　許容差は，必要がある場合に片側にとることができる。その場合には，表中の許容差の範

囲を片側にとる。

c) コイル外側面の傾き　無荷重の状態で，各端面にそれぞれ直角な軸に対するコイル外側面の傾きを測

定し，その許容限度は，表12による。

表 12 コイル外側面の傾きの許容限度

単位 mm

等級

1級

2級

3級

許容限度

最小値0.5

最小値1.0

最小値2.0

備考　括弧内の数値は，傾きの角度を示す。

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9.2

冷間成形ばねの寸法の許容差　冷間成形によるばねの寸法許容差は，次による。

a) 自由高さ　ばね特性の指定がない場合の自由高さの許容差は，表13による。また，ばね特性の指定が

ある場合の自由高さには，許容差を指定しない。

表 13 自由高さの許容差

単位 mm

許容差

等級

1級

2級

3級

ばね指数4以上8以下

最小値±0.2

最小値±0.5

最小値±0.7

ばね指数8を超え15以下

最小値±0.5

最小値±0.7

最小値±0.8

ばね指数15を超え22以下

最小値±0.6

最小値±0.8

最小値±1.0

b) コイル直径　コイル直径の許容差は，ばねの用途に応じてコイルの内径又は外径のいずれか一方を指

定する。また，その数値は表14による。

表 14 コイル直径の許容差

単位 mm

許容差

等級

1級

2級

3級

ばね指数4以上8以下

最小値±0.15

最小値±0.2

最小値±0.4

ばね指数8を超え15以下

最小値±0.2

最小値±0.3

最小値±0.5

ばね指数15を超え22以下

最小値±0.3

最小値±0.5

最小値±0.7

備考　許容差は，必要がある場合に片側にとることができる。その場合には，表中の許容差の

範囲を片側にとる。

c) コイル外側面の傾き　無荷重の状態で，各端面にそれぞれ直角な軸に対するコイル外側面の傾きを測

定し，その許容限度は，表15による。

表 15 コイル外側面の傾きの許容限度

単位 mm

等級

1級

2級

3級

許容限度

最小値 0.5

最小値 1.0

最小値 2.0

備考　括弧内の数値は，傾きの角度を示す。

9.3

熱間成形ばねのばね特性の許容差　熱間成形によるばねのばね特性の許容差は，次による。

a) 指定高さ時の荷重の許容差　指定高さ時の荷重の許容差は，表16による。

表 16 指定高さ時の荷重の許容差

単位 N

等級

1級

2級

3級

許容差

最小値 ±1.5 k

最小値 ±2.5 k

最小値 ±5.0 k

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b) 指定荷重時のたわみの許容差　指定荷重時のたわみの許容差は，表17による。

表 17 指定荷重時のたわみの許容差

単位 mm

等級

許容差

1級

2級

3級

最小値 ±1.5

最小値 ±2.5

最小値 ±5.0

c) ばね定数の許容差　ばね定数の許容差は，一般的に±10 %とする。また，用途の性質上，精度を必要

とするばねには，最小±5 %まで許容差を指定することができる。ただし，ばね定数の許容差を指定

したばねには，通常，指定高さ時の荷重，及び指定荷重時のたわみには許容差を指定しない。

備考1. ばね特性は，そのときのたわみが試験荷重時のたわみの20〜80 %の間にあるように規定する。

2. ばね定数は，試験荷重時の30〜70 %の間の二つの荷重点における，荷重とたわみの差によっ

て規定する。

9.4

冷間成形ばねのばね特性の許容差　冷間成形によるばねのばね特性の許容差は，次による。

a) 指定高さ時の荷重の許容差　指定高さ時の荷重の許容差は，表18による。

表 18 指定高さ時の荷重の許容差

単位 N

等級

許容差

1級

2級

3級

有効巻数3以上10以下

最小値±0.5 k

最小値±0.8 k

最小値±1.0 k

有効巻数10を超えるもの

最小値±0.5 k

最小値±0.8 k

最小値1.0 k

b) 指定荷重時のたわみの許容差　指定荷重時のたわみの許容差は，表19による。

表 19 指定荷重時のたわみの許容差

単位 mm

等級

1級

有効巻数3以上10以下

許容差

有効巻数10を超えるもの

2級

3級

最小値±0.5

最小値±0.8

最小値±1.0

最小値±0.5

最小値±0.8

最小値1.0

c) ばね定数の許容差　ばね定数の許容差は，表20による。ただし，ばね定数の許容差を指定したばねに

は，通常，指定荷重時のたわみ，及び指定高さ時の荷重には許容差を指定しない。

表 20 ばね定数の許容差

等級

許容差

1級

2級

3級

有効巻数3以上10以下

有効巻数10を超えるもの

備考1. ばね特性は，そのときのたわみが試験荷重時のたわみの20〜80 %の間にあるように規定する。

2. ばね定数は，試験荷重時の30〜70 %の間の二つの荷重点における，荷重とたわみの差によっ

て規定する。

9.5

その他の寸法許容差

a) 総巻数　ばね特性の指定がある場合は，総巻数は参考値とし，ばね特性の指定がない場合の総巻数の

許容差は，圧縮ばねは±41巻，引張ばねは±21巻とする。

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なお，引張ばねのフック対向角の許容差は受渡当事者間の協定による。

b) ピッチの不同　等ピッチの圧縮ばねは，全たわみ(3) の80 %を圧縮した場合，両端座巻部を除いてコ

イルが接してはならない。

注(3) 全たわみとは自由高さから密着高さまでのたわみをいう。

c) 端面の平行度　無荷重時における端面の高さの最大最小の差は，0.02（1.15度）×コイル外径とする。

ただし，最小値は0.5 mmとする。

d) 端面の平面度　定盤上に直立させたとき，がたがないこととする。特に，座面との当たりの精度を要

するものは，受渡当事者間の協議による。

10. 加工方法

10.1 材料の表面加工　高速度の繰返し荷重又は繰返し衝撃を受けるばねで，ばね鋼鋼材で作るものは，

材料表面を研削するか，又は，表面のきずを除去した後に引き抜いて磨き加工を行うとよい。

10.2 熱処理　ばねの熱処理は，次による。

a) ばね鋼鋼材を使用する熱間成形ばねは，成形後均一に熱処理しなければならない。熱処理は焼入れ・

焼戻し行う。

焼戻し後の硬さは，ブリネル硬さ388 HBW（くぼみの直径3.10 mm）〜461 HBW（くぼみの直径2.85

mm）とする。

b) 冷間成形ばねは，成形後表21に示す条件で，低温焼なましをしなければならない。

表 21 材料別低温焼なまし条件

熱処理温度

時間

分

備考

初張力を与える引張ばね及び，

静的に高応力を受けるばねは，

90〜120 析出硬化処理

材料記号

10.3 ショットピーニング及びセッチング　繰返し荷重を受けるばね及びばね鋼鋼材で作った圧縮ばねは，

熱処理後，ショットピーニング及びセッチングを行う。ただし，りん青銅を使用したばね及び線径3.5 mm

以下のばね並びに引張ばねには，通常，ショットピーニング及びセッチングを行わない。

11. 検査　ばねの検査は，次による。

なお，ロット検査を行う場合の抜取検査方式は，受渡当事者間の協議による。

a) 外観　ばねの表面には，有害な，はだ荒れ，きず，及び脱炭などの欠陥があってはならない。

b) 寸法・形状　寸法・形状は，9. のそれぞれの規定に適合しなければならない。

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c) コイル外側面の傾き　端面の研削を行った圧縮ばねのコイル外側面の傾きは，無荷重の状態で各端面

にそれぞれ直角な軸に対するコイル外側面の傾き (e) を，図2に従って測定し，測定結果は，9. のそ

れぞれの規定に適合しなければならない。

図 2 コイル外側面の傾きの測定

d) ばね特性　ばね特性の測定は，通常試験荷重を1回負荷した後に行う。この場合の試験荷重は注文者

の指定によるが，特に指定がない場合は，静荷重を受ける圧縮ばねでは，ねじり応力 τ0が，図1の

値を生じるような荷重とし，引張ばねでは図1に示す値の80 %の値を生じるような荷重とする。また，

繰返し荷重を受けるばねでは，応力修正係数を乗じたねじり修正応力 τ が図1の値を生じるような荷

重とする。この荷重が密着荷重より大きい場合は，密着荷重をもって試験荷重とする。

なお，ばね特性の検査は，取付時及び作用時について行う。測定方法について特に指示のない場合

は，取付時及び作用時の高さにおける荷重を測定し，測定結果は9. のそれぞれの規定に適合しなけれ

ばならない。ただし，試験荷重を負荷したときの高さは参考値とし，許容差は特に指定しない。

12. 仕様書の記載　仕様書の記載は，図3に示す例によるのがよい。

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F 0503：2005

単位 mm

要目表

材料

材料の直径

コイル平均径

コイル外径

有効巻数

総巻数

巻方向

右

自由高さ

ばね定数

取付時

作用時

試験時

表面処理

高さ

荷重

高さ

荷重

高さ

約189

応力

材料の表面加工

磨き

成形後の表面加工

ショットピーニング

さび止め処理

黒エナメル塗装

図 3 仕様書の記載例（圧縮ばねの場合）