可変式ばね構造について

再出です。

小生が試作品を製作する場合には、先ずばねを製作します。
市販品ではなく、重荷重用なので、特注品です。
線径；φ5mm、中心径；φ45mm、自由長；250mm、有効巻数；12巻き、総巻数；14巻き、にて、
バネ定数；5.61N/mm　となり、荷重値が400N⇒高さ178.7mm、荷重値が500N⇒高さ160.87mm、
荷重値が650N⇒高さ134.14mm、荷重値が820N⇒高さ103.83mm　となります。

そして、外径φ39.5mm＆内径φ34.5mmのH10位と外径34.5mme9位＆内径29.5mmを茶筒の本体と蓋
のように、組み合わせ動作するようにします。
その中に、例えばSMC製のCM220シリンダのエアハイドロタイプをセットします。
茶筒の本体にシリンダ本体を取り付け、茶筒の蓋にシリンダのロッドをねじ込み固定します。
また、茶筒式のガイドは、ばねの座屈防止のガイドとして使用しますし、ばねを圧縮させ、ばねの
高さを160.87mmに調整し500Nの荷重を受けても縮まないようにします。

これで、外径がφ50mmにて、つぶれる方向に負荷(最大500N）が掛かりますが耐えられる
条件となります。

そして、茶筒式スライドに縦のスリッドを入れて、シリンダへの配管や配管経路を確保します。
また、エアハイドロタイプのシリンダなので、水は錆びるので油を入れて、シリンダの押し出し
側ポートと引き込み側ポートを直接つなぎ、その間にハイドロ若しくは油圧の精密絞り弁を接続
します。
バネ定数；5.61N/mmを間接的に増やしたければ、つぶす方向に負荷を掛ける時に絞り弁を閉める
方向に廻し具合を確かめます。

その仕様で試作確認して、問題なければ絞り弁を自動で可変できるタイプに変更します。
絞り弁は、配管経路中の設置なので、自由に設置場所が変更できると考えてのことです。

如何でしょうか？

＞?第2案として、、金属そのものに溝をいれ変形しやすい構造、、スペースが小さいため、

その通りだと思います。

＞空気ばねで圧力を可変させる方式ですが、中空のものが見つからず断念いたしました。

市販に無ければ作る。設計が出来さえすれば、精度と面粗さがキモながらさほど難しいとは思えません。

にしても、ストロークとの関係はどうなのでしょう？

空気ばねは圧力を上げると、ばね常数は上がるが、縮み量との関係もあり１／Ｘの関係で変わる。
それと圧を上げると、ある荷重までばねとして働かずシリンダー上限に張り付く予荷重が働いた状態で、強いコイルスプリングの挙動とは異なります。
このいずれが良いのかダメなのか選択要。

空気／油圧の応用例はクルマのサスに見られます。
有名なのがシトロエンのハイドロニューマチック。

クルマのサスは乗り心地のために、ばね効果だけでなく振動減衰作用（コンプライアンス）が重要です。
題意の用途で、この考慮が必要ないものかどうか。逆にマズクても空圧／油圧では減らしにくいでしょう。

円筒状の金属の剛性を変化させるという意味合いでしょうか。考えられる方法
を下記します。
?シリンダー構造とし同心の３種のコイルばねをシリンダ以内に構成します
。階段状に変化させるのであれば３種のコイル長さを変化させておけば、
３段階でばね定数を変化できます。ただしばねの保持方法には工夫が要りま
す。コイルばねのばね定数はｋ＝Ｇ ｄ＾４/（８Ｎａ Ｄ＾３）ですから、ｄ：線径、Ｎａ：有効巻き数（長さ）、Ｄ：コイル平均径を　操作すること
でｋを変えることができます。なおＧ：横弾性率です。
?棒材の場合はｋ＝ＥＡ/Ｌ　Ｅ：縦弾性率、Ａ：有効断面積、Ｌ：長さです
から、Ａが操作要素になります。スリットを設けピン等で接触ポイントを変化
させてＡを見かけ上変化させることは可能でしょう。
各部位の強度については十分に検討が必要だと思います。
これらは段階的に変化させる方法で、連続的に変化するのは無理です。

説明文章を正確に把握できなかった恐れもありますが、?は構造物の強度（ばね定数）を
可変できる構造となっていません。

?は、ばね定数の異なる３種類のばねを並列に連結しているだけと同じと考えるので、可変できる
構造となっていません。
確か、ばね定数(弾性係数)は、３種類の和となり、同じです。
<物理等での、ばね計算方法の資料でも確認できます>

?は、１本の長いばねを伸ばしている途中で、ばね線の間にピンを突っ込み、結局ばね長さを
変えているだけなので、
ばねを直列に例えば５本つなげて、ピンを突っ込み４本にしたり、３本にしたり、２本にしたり、
１本にしたりすることと同じなら、力に対しての伸び量が変わり軟らかくなったり、硬くなったり
します。
でも、メカ的に複雑な構造なので、流体シリンダーのようなものを可動部に取付て、自動可変の
絞り弁を配管し、絞り弁を自動で開けたり絞ったりして、動作に対する抵抗(負荷)を変動させる
手法を用いますね、小生ならね。

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム)での製品構築が必要と
考えます。
ですから、他の面で、ビジネスチャンスがあるかもしれませんね。