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ENGINEERING CALCULATORS

扉・ガススプリングの操作力と取付幾何

技術計算（試験公開）

横向きのヒンジ軸を持つ上蓋について、開き角度と取付位置から推力の効き方、必要な手の力、取付間距離を確認します。

入力条件

単位を選んで数値を入力。全角数字・1/8・1 3/8も使えます。単位を切り替えると数値も換算します。

計算結果

参考計算です。実際の設計への適合性・安全性を保証するものではありません。

条件の図

入力：青い記号を押して編集 結果：赤橙の値・線

計算式・適用条件

A=(a cosθ,a sinθ), B=(xB,yB); ℓ=|A−B|; d=(Ay xB−Ax yB)/ℓ; Mg=mgc cosθ; Ms=nFs d; Fh=(Mg−Ms)/L.

水平に閉じる薄い剛体蓋の側面モデルです。重心・蓋側取付・手の位置はヒンジから同一直線上にあり、手の力は蓋に直角です。＋Fhは開く手の力、−Fhは閉じる向きの保持力です。スプリングはBからAを押し離す圧縮型で、Fsを全角度で一定と仮定します。実製品は長さ・温度・摩擦・ヒステリシスで推力が変わるため、製品の実推力で各姿勢を再確認します。最小・最大取付間距離は0〜θmaxの幾何学的極値で、製品の伸長長・圧縮長・ストローク余裕と別に照合します。干渉、取付強度、たわみ、動作速度、落下防止、全開保持やラッチの安全性は判定しません。

表示値は丸めています。図は条件の説明図です。材質・物性の初期値は入力例なので、使用する材料・温度・条件の値に置き換えてください。

計算の参考資料
参考情報としてのご利用について

計算式には荷重・支持条件・変形の範囲などの前提があります。入力値・単位・計算式の適用条件を確認してください。図は条件を説明するもので、製作図や安全の証明ではありません。

材料値は代表値や参考範囲であり、製品の品質保証値や、そのまま使える設計許容値ではありません。規格・製品形状・寸法・調質・温度などで変わるため、採用する製品の仕様書や検査証明書などと照合してください。

表示する安全率や判定は、入力条件と計算モデルの範囲に限られます。規格適合・寿命・疲労・接合部などを含む設計全体の安全性を自動で確認するものではありません。実際の設計・製造・使用にあたっては、適用する法規・規格、製品仕様、必要な試験や専門的な検証を別途確認してください。

計算のために入力値をサーバーへ送る処理はありません。計算結果は規格適合や安全の自動判定ではありません。

この計算で求められること

横向きのヒンジ軸を持つ上蓋について、開き角度と取付位置から推力の効き方、必要な手の力、取付間距離を確認します。

入力・結果・適用条件を確認する

主な入力

  • ヒンジから手を掛ける位置まで L
  • ヒンジから蓋の重心まで c
  • 蓋の質量 m
  • 蓋側取付Aまでの距離 a
  • 本体側取付Bの横位置 xB
  • 本体側取付Bの縦位置 yB（下は負）
  • 閉じた水平状態からの開き角 θ
  • 確認する最大開き角 θmax
  • 同じ配置で使う本数 n
  • 1本の押し出し推力 Fs（一定と仮定）

得られる結果

  • 蓋に直角な手の力 Fh（＋開く／−閉じる） (N)
  • 現在の取付間距離 ℓ (mm)
  • 全スプリングのモーメント Ms（＋開く） (N·m)
  • 重力の閉じ方向モーメント Mg（符号付き） (N·m)
  • 推力の符号付きモーメントアーム d (mm)
  • この姿勢で釣合う1本の押し出し推力 (N)
  • 確認角度範囲での最小取付間距離 (mm)
  • 確認角度範囲での最大取付間距離 (mm)
  • 必要な取付間距離の変化幅 Δℓ (mm)

A=(a cosθ,a sinθ), B=(xB,yB); ℓ=|A−B|; d=(Ay xB−Ax yB)/ℓ; Mg=mgc cosθ; Ms=nFs d; Fh=(Mg−Ms)/L.

水平に閉じる薄い剛体蓋の側面モデルです。重心・蓋側取付・手の位置はヒンジから同一直線上にあり、手の力は蓋に直角です。＋Fhは開く手の力、−Fhは閉じる向きの保持力です。スプリングはBからAを押し離す圧縮型で、Fsを全角度で一定と仮定します。実製品は長さ・温度・摩擦・ヒステリシスで推力が変わるため、製品の実推力で各姿勢を再確認します。最小・最大取付間距離は0〜θmaxの幾何学的極値で、製品の伸長長・圧縮長・ストローク余裕と別に照合します。干渉、取付強度、たわみ、動作速度、落下防止、全開保持やラッチの安全性は判定しません。

関連する計算

What this calculator does

Explore the torque arm, signed hand force and mounting distance of a top lid rotating about a horizontal hinge.

Inputs, outputs and applicability

Inputs

  • Hinge-to-hand distance L
  • Hinge-to-lid CG distance c
  • Lid mass m
  • Hinge-to-moving mount A distance a
  • Fixed mount B horizontal coordinate xB
  • Fixed mount B vertical coordinate yB (negative below)
  • Opening angle θ from horizontal closed lid
  • Maximum opening angle θmax to inspect
  • Number n of identical mounting arrangements
  • Extension force Fs per spring, assumed constant

Results

  • Normal hand force Fh (+ opening / − closing) (N)
  • Current mounting distance ℓ (mm)
  • Total spring torque Ms (+ opening) (N·m)
  • Signed closing gravity torque Mg (N·m)
  • Signed spring moment arm d (mm)
  • Per-spring extension force balancing this pose (N)
  • Minimum mounting distance over inspected angles (mm)
  • Maximum mounting distance over inspected angles (mm)
  • Required mounting-distance travel Δℓ (mm)

A=(a cosθ,a sinθ), B=(xB,yB); ℓ=|A−B|; d=(Ay xB−Ax yB)/ℓ; Mg=mgc cosθ; Ms=nFs d; Fh=(Mg−Ms)/L.

Side-view model of a thin rigid lid closed horizontally. CG, moving mount and hand lie on the lid centreline; hand force is normal to the lid. Positive Fh opens; negative Fh is a closing holding force. Compression gas springs push A away from B, with Fs assumed constant at every angle. Actual force varies with length, temperature, friction and hysteresis; recheck poses using actual product forces. Exact minimum/maximum geometric distances over 0–θmax must be checked against product extended/compressed lengths and stroke reserves. Collision, mount strength, flexibility, operating speed, fall protection, hold-open and latch safety are not assessed.

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