DE102005035669B4

DE102005035669B4 - Surface element with a plurality of basic elements

Info

Publication number: DE102005035669B4
Application number: DE200510035669
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dr. Klein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2025-07-30
Also published as: DE102005035669A1

Abstract

Flächenelement mit einer Vielzahl von Basiselementen (2), welche zur Bildung einer zusammenhängenden Fläche wenigstens teilweise miteinander verbunden sind, wobei
– wenigstens ein Teil der Basiselemente (2) einen oder mehrere mit einer elektrischen Energiequelle verbindbare Wandler (4, 5) aufweist, welche derart ausgestaltet sind, dass sie elektrische Energie der Energiequelle in eine zwischen benachbarten Basiselementen (2) wirkende Kraft umwandeln;
– eine Steuereinheit (6) vorgesehen ist, welche den oder die Wandler (4, 5) derart ansteuert, dass über die durch den oder die Wandler (4, 5) erzeugte Kraft die Steifigkeit des Flächenelements (1) und/oder die Flächenform des Flächenelements (1) wenigstens in einem Teilbereich des Flächenelements (1) verändert wird.A surface element having a plurality of base elements (2) which are at least partially interconnected to form a contiguous surface, wherein
- At least a portion of the base elements (2) one or more connectable to an electrical energy source transducer (4, 5), which are configured such that they convert electrical energy of the energy source into a between adjacent base elements (2) acting force;
A control unit (6) is provided, which activates the transducer (s) (4, 5) in such a way that the stiffness of the surface element (1) and / or the surface shape of the surface are determined by the force generated by the transducer or transducers (4, 5) Surface element (1) is changed at least in a partial region of the surface element (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächenelement mit einer Vielzahl von Basiselementen, welche zur Bildung einer zusammenhängenden Fläche wenigstens teilweise miteinander verbunden sind. Unter Flächenelement ist beispielsweise ein Gegenstand zu verstehen, der eine Fläche aufweist, die in Draufsicht größer ist als die in Seitenansicht gebildete Fläche. Es handelt sich hierbei insbesondere um einen flächigen Gegenstand, dessen Breite und/oder Länge wesentlich größer als dessen Dicke ist.The The invention relates to a surface element with a plurality of basic elements, which are used to form a related area at least partially interconnected. Under surface element For example, if you understand an object that has an area, which is larger in plan view as the surface formed in side view. These are especially around a plane Subject whose width and / or length is substantially greater than whose thickness is.

Herkömmliche Materialien und Werkstoffe haben eine definierte Formgebung bzw. eine definierte Steifigkeit. Beispielsweise ist Stein oder Beton ein hartes Material, wohingegen Holz etwas weicher ist. Verschiedene Materialien bzw. Werkstoffe können durch Zu- oder Abführen von Energie, beispielsweise von mechanischer Energie in der Form von Druck, ihren Zustand verändern. Zum Beispiel kann festes Eis in flüssiges Wasser durch entsprechende Druckausübung oder Zuführung von Wärme umgewandelt werden. Die Änderung der Steifigkeit bzw. der Form eines Werkstoffs ist jedoch mit einem hohen Energie- und Zeitaufwand verbunden und oft nicht reversibel.conventional Materials and materials have a defined shape or a defined stiffness. For example, stone or concrete a hard material, whereas wood is a bit softer. Various Materials or materials can by Add or remove of energy, for example of mechanical energy in the mold of pressure, changing their condition. For example, solid ice can be transformed into liquid water by appropriate exerting pressure or feeder of heat being transformed. The change However, the stiffness or the shape of a material is with a high energy and time required and often not reversible.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen flächigen Werkstoff in der Form eines Flächenelements zu schaffen, der innerhalb einer kurzen Zeitspanne mit wenig Energieaufwand die Form seiner Fläche und/oder seine Steifigkeit verändern kann.task The invention is therefore a sheet material in the form of a surface element to create that within a short span of time with little energy expenditure the shape of its surface and / or change its rigidity can.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.These Task is solved by the independent claims. further developments of the invention are in the dependent claims Are defined.

In dem erfindungsgemäßen Flächenelement weist wenigstens ein Teil der Basiselemente einen oder mehrere mit einer elektri schen Energiequelle verbindbare und über diese speisbare Wandler auf, welche derart ausgestaltet bzw. angeordnet sind, dass sie elektrische Energie in eine zwischen benachbarten Basiselementen wirkende Kraft umwandeln. Die Wandler werden hierbei über eine Steuereinheit gesteuert, welche im Betrieb den oder die Wandler derart steuert, dass über die durch den oder die Wandler erzeugte Kraft die Steifigkeit des Flächenelements und/oder die Flächenform des Flächenelements wenigstens in einem Teilbereich des Flächenelements verändert wird. Der Begriff Flächenform umfasst hierbei die (zweidimensionale) Form der Fläche des Flächenelements in Draufsicht auf das Flächenelement und/oder die (dreidimensionale) Struktur der Fläche des Flächenelements in Seitenansicht des Flächenelements.In has the surface element according to the invention at least a part of the basic elements one or more with a electrical energy source connectable and feedable via this converter which are configured such that they are electrical Energy in a force acting between adjacent base elements convert. The converters are controlled by a control unit, which controls in the operation or the converter such that over the force generated by the transducer (s) increases the rigidity of the surface element and / or the surface shape of the surface element is changed at least in a portion of the surface element. The term surface shape hereby includes the (two-dimensional) shape of the surface of the surface element in plan view of the surface element and / or the (three-dimensional) structure of the surface of the surface element in side view of the surface element.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit im Wesentlichen durch "Knopfdruck", beispielsweise durch eine entsprechende Eingabe an der Steuereinheit, die über die Wandler wirkenden Kräfte derart verändert werden, dass sich das Flächenelement versteift bzw. seine Flächenform verändert. Es können somit beliebige Flächenformen des Flächenelements durch entsprechende Ansteuerung der Wandler erzeugt werden, und auch die Steifigkeit des Werkstoffs kann über die Stärke der durch die Wandler erzeugten Kraft beeinflusst werden.By the inventive method can thus essentially by "pressing a button", for example by an appropriate input to the control unit, which over the Transducer acting forces changed so be that the surface element stiffened or its surface shape changed. It can thus any surface shapes of the surface element be generated by appropriate control of the converter, and Also, the stiffness of the material can be greater than the strength generated by the transducer Force be influenced.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Wandler Elektromagnete, welche in den Basiselementen integriert sind oder an diesen befestigt sind. Vorzugsweise wirkt wenigstens ein Elektromagnet eines Basiselements mit wenigstens einem Gegenstück oder einem weiteren Elektromagneten wenigstens eines anderen Basiselements zusammen, um eine magnetische Anziehungskraft zwischen den Basiselementen zu erzeugen. Durch diese magnetische Kraft kann ein Flächenelement, dessen Basiselemente ohne die magnetische Kraft lediglich lose gekoppelt sind, plötzlich versteift werden. Als Gegenstück, das mit einem Elektromagneten eines Basiselements zusammenwirkt, kann beispielsweise ein Permanentmagnet und/oder ferromagnetisches Material verwendet werden. Entscheidend ist lediglich, dass das Gegenstück derart ausgestaltet ist, dass durch das Magnetfeld des Elektromagneten eine Kraft zwischen dem Elektromagneten und dem Gegenstück erzeugt wird.In a preferred embodiment According to the invention, the transducers comprise electromagnets which are incorporated in the Base elements are integrated or attached to these. Preferably At least one electromagnet of a base element acts with at least a counterpart or another electromagnet of at least one other base element together, a magnetic attraction between the base elements to create. By this magnetic force, a surface element whose Basic elements without the magnetic force only loosely coupled are, suddenly be stiffened. As a counterpart, which cooperates with an electromagnet of a base element, For example, a permanent magnet and / or ferromagnetic Material used. The only thing that matters is that the counterpart is configured such that by the magnetic field of the electromagnet generates a force between the electromagnet and the counterpart becomes.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen der oder die Wandler Elektromotoren, die in den Basiselementen integriert sind oder an diesen befestigt sind. Wenigstens ein Elektromotor eines Basiselements wirkt vorzugsweise mit einem Gegenelement oder einem weiteren Elektromotor wenigstens eines anderen Basiselements zusammen, um eine zwischen benachbarten Basiselementen wirkende Kraft zu erzeugen. In einer bevorzugten Variante ist ein Elektromotor eines Basiselements mit dem Gegenelement oder dem weiteren Elektromotor des wenigstens einen anderen Basiselements über ein starres Verbindungselement, insbesondere eine Stange, gekoppelt, welche durch den Elektromotor und/oder den weiteren Elektromotor bewegbar ist, um eine relative Bewegung der Basiselemente zueinander zu bewirken. Das starre Verbindungselement ist hierbei vorzugsweise derart zwischen dem Elektromotor und dem Gegenelement bzw. zwischen dem Elektromotor und dem weiteren Elektromotor befestigt, dass der Elektromotor und/oder der weitere Elektromotor eine Relativbewegung der Basiselemente zueinander innerhalb der Ebene des Flächenelements und/oder aus der Ebene des Flächenelements heraus ermöglichen.In a further embodiment In the invention, the converter (s) comprise electric motors which are integrated in the base elements or attached to these. At least one electric motor of a base element preferably acts with a counter element or another electric motor at least another base element to one between adjacent ones Generate basic elements acting force. In a preferred variant is an electric motor of a base member with the counter element or the further electric motor of the at least one other base element via a rigid connecting element, in particular a rod, coupled, which by the electric motor and / or the further electric motor is movable to a relative movement of the base elements to each other to effect. The rigid connecting element is in this case preferably such between the electric motor and the counter element or between attached to the electric motor and the further electric motor that the Electric motor and / or the further electric motor a relative movement the base elements to each other within the plane of the surface element and / or out of the plane of the surface element enable.

Eine dreidimensionale, nicht ebene Form des Flächenelements kann durch eine entsprechende Formgebung der Ränder wenigstens eines Teils der Basiselemente erreicht werden, insbesondere durch die Neigung von aufeinanderstoßenden Kanten von benachbarten Basiselementen. Eine dreidimensionale Formgebung kann jedoch auch durch eine entsprechende Ansteuerung der Wandler der Basiselemente, insbesondere der Elektromotoren, erreicht werden.A three-dimensional, non-planar shape of the surface element can be achieved by a corresponding shaping of the edges of at least one part of the base elements, in particular by the slope of abutting edges of adjacent base elements. However, a three-dimensional shape can also be achieved by a corresponding control of the converter of the base elements, in particular of the electric motors.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass sie die Steifigkeit und/oder die Oberflächenstruktur des Flächenelements dynamisch periodisch und/oder zufällig mit der Zeit verändert. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit durch eine entsprechende Eingabeeinheit von einem Benutzer bedient werden, der eine gewünschte Steifigkeit und/oder Oberflächenstruktur für mindestens einen Teilbereich des Flächenelements spezifizieren kann, woraufhin die Steuereinheit die gewünschte Steifigkeit bzw. Flächenform herstellt.In a further embodiment According to the invention, the control unit is designed such that it the stiffness and / or the surface structure of the surface element Dynamically changed periodically and / or randomly over time. Alternatively or additionally the control unit can by a corresponding input unit of a user who has a desired stiffness and / or surface structure for at least a subregion of the surface element may specify, whereupon the controller will provide the desired stiffness or surface shape manufactures.

Die Steuereinheit des Flächenelements kann außerhalb des Flächenelements als zentrale Steuereinheit ausgebildet sein, wobei die Steuersignale über elektrische Leitungen oder drahtlos an die einzelnen Wandler übermittelt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Steuereinheit dezentral aus mehreren, in den Basiselementen integrierten Steuerelementen gebildet ist, wobei die Steuerelemente elektrisch bzw. drahtlos miteinander kommunizieren können.The Control unit of the surface element can outside of the surface element be designed as a central control unit, wherein the control signals via electrical Lines or wirelessly transmitted to the individual transducers become. However, it is also possible that the control unit decentralized from several, in the basic elements integrated controls is formed, the controls electrically or communicate wirelessly with each other.

Die Basiselemente bzw. ein Teil der Basiselemente können beispielsweise über flexible Verbindungselemente, wie z. B. Drähte, miteinander gekoppelt sein, so dass im Falle, wenn die Wandler nicht durch die Energiequelle gespeist werden und somit keine Kraft erzeugen, eine Struktur geschaffen wird, welche das Zusammenklappen des Flächenelements ermöglicht. Ferner können die Verbindungselemente auch elektrische Leitungen sein, welche mit der Steuereinheit und/oder der elektrischen Energiequelle verbindbar sind, so dass die Verbindungselemente neben ihrer Verbindungsfunktion auch die Stromzufuhr bzw. die Übermittlung von Steuersignalen zu den einzelnen Wandlern ermöglichen.The Basic elements or a part of the base elements can, for example, via flexible Connecting elements, such. As wires, coupled together so in case if the transducers are not powered by the energy source be fed and thus generate no power, created a structure becomes, which allows the folding of the surface element. Furthermore, can the connecting elements also be electrical lines, which connectable to the control unit and / or the electrical power source are, so that the fasteners in addition to their connection function also the power supply or the transmission enable control signals to the individual transducers.

Die Basiselemente des Flächenelements können eine beliebige Form aufweisen. Beispielsweise können sie in Draufsicht auf das Flächenelement kreisförmig, oval oder als Vielecke ausgestaltet sein. Vorzugsweise passen die Vielecke derart zu sammen, dass eine im Wesentlichen durchgehende Fläche (ohne Löcher zwischen den Basiselementen) erzeugt wird. In Basiselementen, welche die Form eines Vielecks aufweisen, sind der oder die Wandler vorzugsweise an einer oder mehreren Kanten des Vielecks angeordnet, wobei insbesondere an jeder Kante des Vielecks ein Wandler vorgesehen ist. Die Wandler, insbesondere die Elektromagnete, können sich hierbei jeweils entlang der gesamten Kantenlänge einer Kante erstrecken. Die Formen der Vielecke können beliebig sein, es können insbesondere wabenförmige Vielecke oder rechteckige oder dreieckige Vielecke verwendet werden.The Basic elements of the surface element can be a have any shape. For example, they can be seen in plan view the surface element circular, oval or be designed as polygons. Preferably, the polygons fit together so that a substantially continuous surface (without holes between the basic elements) is generated. In basic elements, which have the shape of a polygon, the or the transducers are preferably arranged at one or more edges of the polygon, in particular a transducer is provided on each edge of the polygon. The converters, In particular, the electromagnets, each can along here the entire edge length extend an edge. The shapes of the polygons can be arbitrary be, it can in particular honeycomb-shaped Polygons or rectangular or triangular polygons are used.

Je nach Anwendungsbereich können die Basiselemente aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Vorzugsweise besteht das Basiselement aus einem Trägermaterial, in das ein oder mehrere Wandler integriert sind. Das Trägermaterial kann Stahl, Beton, Blech, Plastik, Glas oder dergleichen sein. Seine Form bzw. seine Steifigkeit beeinflusst neben der durch die Wandler erzeugten dynamischen Form bzw. dynamischen Steifigkeit die Gesamtsteifigkeit des Flächenelements. Es ist ferner möglich, eine oder mehrere Oberflächen des Flächenelements komplett oder teilweise mit einem flexiblen Material zu überziehen, wobei das Material beispielsweise ein elektromagnetisch abschirmendes und/oder wärmeableitendes und/oder geräuschdämmendes Material sein kann.ever according to application area the basic elements consist of different materials. Preferably the base element consists of a carrier material, in which one or several transducers are integrated. The substrate can be steel, concrete, Sheet metal, plastic, glass or the like. His form or his Rigidity affects besides the dynamic generated by the transducers Shape or dynamic rigidity, the total rigidity of the surface element. It is also possible one or more surfaces of the surface element completely or partially covered with a flexible material, wherein the material For example, an electromagnetic shielding and / or heat dissipating and / or sound-absorbing Material can be.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Basiselemente im Falle, dass die Wandler nicht mit der elektrischen Energiequelle verbunden sind, lose miteinander gekoppelt, wodurch ein Zusammenklappen des Flächenelements ermöglicht wird.In a further embodiment In the case of the invention, the basic elements are those in which the transducers not connected to the electrical energy source, loose each other coupled, whereby a collapse of the surface element is made possible.

In einer weiteren Variante der Erfindung weist das Flächenelement eine Reihe von länglichen Basiselementen auf, wobei die Steuereinheit die Wandler derart ansteuern kann, dass die Reihe von länglichen Basiselementen zu einem festen, länglichen Stab oder Träger versteift wird. Es können hierdurch zu sammenklappbare Träger geschaffen werden, welche mittels elektrischer Energie versteift werden können.In Another variant of the invention, the surface element a series of elongated base elements on, wherein the control unit can drive the converter in such a way that the series of elongated ones Base elements to a solid, elongated rod or carrier stiffened becomes. It can thereby to collapsible carrier be created, which stiffened by means of electrical energy can be.

Das erfindungsgemäße Flächenelement kann in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden. Es kann beispielsweise als Teil eines Möbels ausgestaltet sein, beispielsweise kann es eine verstellbare Sitzfläche oder eine adaptierbare Rückenlehne eines Sitzmöbels oder eine höhenverstellbare bzw. neigungsverstellbare Tischplatte sein. Ebenso kann das Flächenelement im medizinischen Bereich eingesetzt werden, wobei es eine Stützfläche eines medizinischen Hilfsgeräts, beispielsweise eines Korsetts darstellen kann, bei dem die Oberflächenstruktur der Anatomie des Trägers anpassbar ist und welches durch dynamische, periodische Änderungen seiner Form Bewegungen an die tragende Person weitergibt bzw. ermöglicht. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Verwendung als Rolltor, welches im geschlossenen Zustand versteift wird, wobei die Versteifung beim Öffnen des Rolltors über die Steuereinheit aufgehoben wird. Ein anderer Anwendungsbereich ist die Verwendung des Flächenelements als rollbare Tastatur. Ebenso kann das Flächenelement Teil eines Fensters sein, wobei durch entsprechende Ansteuerung des Flächenelements das Fenster geöffnet oder geschlossen werden kann. Ebenso kann das Flächenelement Teil einer Tür sein. Auch die Verwendung als eine im nicht versteiften Zustand zusammenklappbare Autodachbox ist möglich.The surface element according to the invention can be used in a variety of areas. It may, for example, be designed as part of a piece of furniture, for example it may be an adjustable seat or an adaptable backrest of a chair or a height-adjustable or tilt-adjustable table top. Likewise, the surface element can be used in the medical field, wherein it can represent a support surface of a medical auxiliary device, for example a corset, in which the surface structure of the anatomy of the wearer is adaptable and which transmits movements to the wearing person by dynamic, periodic changes of its shape . allows. Another area of application is the use as a roller shutter, which is stiffened in the closed state, wherein the stiffening is released when opening the roller shutter via the control unit. Another area of application is the use of the surface element as a scrollable keyboard. Likewise, the va chenelement be part of a window, which can be opened or closed by appropriate control of the surface element, the window. Likewise, the surface element may be part of a door. Also, the use as a non-stiffened collapsible car roof box is possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flächenelement an einer Durchgangsöffnung befestigbar und die Basiselemente sind derart ausgestaltet und über die Steuereinheit ansteuerbar, dass das an der Durchgangsöffnung befestigte Flächenelement ohne Zufuhr von elektrischer Energie an die Wandler lose vertikal herabhängende Streifen bildet, wohingegen bei der Zufuhr von elektrischer Energie an die Wandler eine Versteifung der zuvor lose herabhängenden Streifen bewirkt wird, wodurch die Durchgangsöffnung verschlossen wird.In a preferred embodiment is the surface element attachable to a passage opening and the base elements are configured and over the Controllable control unit that attached to the through hole surface element without supply of electrical energy to the transducers loosely vertical droopy Strips, whereas in the supply of electrical energy to the transducers a stiffening of the previously loosely hanging Strip is effected, whereby the passage opening is closed.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.embodiments The invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flächenelements; 1 a plan view of a first embodiment of the surface element according to the invention;

2 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flächenelements; 2 a plan view of a second embodiment of the surface element according to the invention;

3 eine Seitenansicht eines nicht ebenen Flächenelements mit schräg verlaufenden Kanten, welches Elektromagnete als Wandler verwendet; und 3 a side view of a non-planar surface element with inclined edges, which uses electromagnets as a transducer; and

4 eine Seitenansicht eines nicht ebenen Flächenelements, welches Elektromotoren als Wandler verwendet. 4 a side view of a non-planar surface element, which uses electric motors as a converter.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flächenelements 1. Das Flächenelement ist im Wesentlichen eben und umfasst matrixförmig angeordnete Basiselemente 2, so dass ein rechteckförmiges Flächenelement mit drei Zeilen an Basiselementen gebildet wird, wobei jede Zeile vier Basiselemente umfasst. Die einzelnen Basiselemente 2 sind ebenfalls rechteckförmig ausgestaltet, wobei die im Innenbereich des Flächenelements liegenden Kanten der Basiselemente jeweils mit benachbarten Basiselementen über Verbindungselemente 3 gekoppelt sind. Diese Verbindungselemente sind beispielsweise flexible Drähte oder Schnüre. Jedes Basiselement weist an seinen Längskanten Wandler in der Form von länglichen Elektromagneten 4 auf. Ferner sind an den senkrecht zu den Längskanten verlaufenden kurzen Kanten ebenfalls Wandler in der Form von Elektromagneten 5 vorgesehen, welche eine kürzere Länge als die Elektromagnete 4 aufweisen. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind hierbei nicht alle Elektromagnete sowie Verbindungselemente mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die innerhalb des Flächenelements 2 angeordneten Elektromagnete 4 bzw. 5 eines Basiselements (d.h. die nicht am äußeren Rand des Flächenelements angeordneten Elektromagnete) liegen jeweils gegenüber von entsprechenden Elektromagneten 4 bzw. 5 von benachbarten Basiselementen. Die Elektromagnete werden über eine (nicht gezeigte) elektrische Energiequelle, beispielsweise über eine Netzspannung oder eine Batterie, mit Strom versorgt, wobei die Verbindungselemente 3 vorzugsweise auch die Funktion von elektrischen Leitungen zur Zuführung des elektrischen Stroms an alle Elektromagnete übernehmen. 1 shows a plan view of a first embodiment of a surface element according to the invention 1 , The surface element is substantially planar and comprises matrix-like arranged base elements 2 such that a rectangular area element is formed with three rows of basic elements, each line comprising four basic elements. The individual basic elements 2 are also configured rectangular, wherein the lying in the interior of the surface element edges of the base elements each with adjacent base elements via connecting elements 3 are coupled. These fasteners are, for example, flexible wires or cords. Each base member has at its longitudinal edges transducer in the form of elongated electromagnet 4 on. Further, at the perpendicular to the longitudinal edges extending short edges are also converters in the form of electromagnets 5 provided, which has a shorter length than the electromagnets 4 exhibit. For reasons of clarity, in this case not all electromagnets and connecting elements are provided with the corresponding reference numerals. The inside of the area element 2 arranged electromagnets 4 respectively. 5 a base element (ie, not arranged on the outer edge of the surface element electromagnets) are each opposite to respective electromagnets 4 respectively. 5 of neighboring primitives. The electromagnets are supplied with power via an electrical energy source (not shown), for example via a mains voltage or a battery, wherein the connecting elements 3 preferably also assume the function of electrical lines for supplying the electric current to all electromagnets.

Wie in 1 schematisch angedeutet ist, wird der Betrieb der einzelnen Elektromagnete 4 und 5 über eine elektronische Steuereinheit 6 gesteuert. Die Steuereinheit kann hierbei die Elektromagnete aller Basiselemente steuern, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen in 1 nur eine Kopplung der Steuereinheit zu den Elektromagneten eines einzelnen Basiselements gezeigt ist. Mit der Steuereinheit 6 kann insbesondere die Steifigkeit des Flächenelements 1 geregelt werden. Die Steuereinheit 6 kann zum Beispiel die elektrische Energiezufuhr der Energiequelle zu den Elektromagneten unterbrechen. In diesem Fall stellt das Flächenelement 1 einen flexiblen Werkstoff dar, der nur über die flexiblen Verbindungselemente 3 zusammengehalten ist und somit an den Kanten der Basiselemente abgeknickt werden kann. Hierdurch wird ermöglicht, dass das Flächenelement klein zusammengelegt werden kann. Die Unterbrechung der Energiezufuhr für die Elektromagnete kann durch die Steuereinheit 6 auch wieder beendet werden. Ferner kann die Stärke des zugeführten elektrischen Stroms durch die Steuereinheit geregelt werden. Die Elektromagnete werden dabei derart angesteuert, dass gegenüberliegende Elektromagnete von benachbarten Basiselementen derart gepolt sind, dass sie sich anziehen. Dies hat zur Folge, dass beim Einschalten der Elektromagnete durch die Steuereinheit eine gegenseitige Anziehung der benachbarten Basiselemente eintritt, was zu einer Versteifung des Flächenelements 1 führt. Durch Einstellung der Stärke des Magnetfelds über die zugeführte Stromstärke kann die Steifigkeit des Flächenelements nach den gewünschten Erfordernissen verändert werden.As in 1 is indicated schematically, the operation of the individual electromagnets 4 and 5 via an electronic control unit 6 controlled. The control unit can in this case control the electromagnets of all basic elements, for reasons of clarity in 1 only one coupling of the control unit to the electromagnets of a single base element is shown. With the control unit 6 in particular, the rigidity of the surface element 1 be managed. The control unit 6 For example, it may interrupt the electrical energy supply of the energy source to the electromagnets. In this case, the surface element represents 1 a flexible material, which only via the flexible connecting elements 3 is held together and thus can be bent at the edges of the base elements. This makes it possible that the surface element can be folded small. The interruption of the power supply for the electromagnets can be done by the control unit 6 to be finished again. Furthermore, the strength of the supplied electric current can be regulated by the control unit. The electromagnets are controlled in such a way that opposing electromagnets of adjacent base elements are polarized in such a way that they attract each other. As a result, when the electromagnets are switched on by the control unit, a mutual attraction of the adjacent base elements occurs, which leads to a stiffening of the planar element 1 leads. By adjusting the strength of the magnetic field on the supplied current, the rigidity of the surface element can be changed according to the desired requirements.

Gegebenenfalls kann die Steuereinheit 6 auch derart ausgestaltet sein, dass nur bestimmte Elektromagnete eingeschaltet werden. Hierdurch kann auch nur in lokalen Bereichen die Steifigkeit des Flächenelements verändert werden. Beispielsweise könnten nur die Elektromagnete 5 an den kürzeren Kanten der Basiselemente eingeschaltet werden, wodurch ein Werkstoff geschaffen wird, der in Längsrichtung steif ist, jedoch in der senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Richtung gerollt werden kann.Optionally, the control unit 6 be configured so that only certain electromagnets are turned on. As a result, only in local areas, the rigidity of the surface element can be changed. For example, only the electromagnets could 5 be turned on at the shorter edges of the base elements, whereby a material is provided which is stiff in the longitudinal direction but can be rolled in the direction perpendicular to the longitudinal direction.

Es ist auch möglich, dass nicht alle vier Kanten der Basiselemente Elektromagnete aufweisen. Beispielsweise könnte eine Kante eines Basiselements einen Elektromagneten und die gegenüberliegende Kante des benachbarten Basiselements einen Permanentmagneten bzw. ein Element aus ferromagnetischem Material aufweisen. Durch Einschalten des Elektromagneten wird analog zum vorher beschriebenen Fall wiederum eine Anziehungskraft zwischen dem Elektromagneten und dem ferromagnetischen Material bzw. dem Permanentmagneten bewirkt. Auf diese Weise kann die Anzahl der Elektromagnete im Flächenelement reduziert werden. Die Form und Länge der einzelnen Elektromagnete in den Basiselementen kann beliebig sein, insbesondere ist es auch möglich, dass sich die Elektromagnete bzw. ein entsprechendes ferromagnetisches Material bzw. ein entsprechender Permanentmagnet jeweils entlang der gesamten Kantenlänge der Basiselemente erstrecken. Als Trägermaterial für die einzelnen Basiselemente können je nach Einsatzbereich des Flächenelements beliebige Materialien in Betracht kommen, wie z. B. Stahl, Beton, Blech, Plastik oder auch Glas. Gegebenenfalls können die Basiselemente auch durchsichtig sein.It is possible, too, that not all four edges of the base elements have electromagnets. For example could one edge of a base member has an electromagnet and the opposite one Edge of the adjacent base member a permanent magnet or comprise an element of ferromagnetic material. By switching on the Electromagnet will turn analogous to the previously described case an attraction between the electromagnet and the ferromagnetic Material or the permanent magnet causes. This way you can the number of electromagnets in the surface element can be reduced. The shape and length the individual electromagnets in the base elements can be arbitrary in particular, it is also possible that the electromagnets or a corresponding ferromagnetic Material or a corresponding permanent magnet along each the entire edge length extend the base elements. As a carrier material for the individual Basic elements can depending on the area of application of the surface element Any materials come into consideration, such as. Steel, concrete, Sheet metal, plastic or glass. Optionally, the base elements can also be transparent.

In dem in 1 gezeigten Flächenelement können anstatt der Elektromagnete zumindest in einem Teil des Flächenelements oder sogar im gesamten Flächenelement auch Elektromotoren verwendet werden. Die Bezugszeichen 4 und 5 würden in diesem Fall die entsprechenden Elektromotoren bezeichnen. Hierbei wären die einzelnen Verbindungselemente 3 starre Verbindungsstücke zwischen gegenüberliegenden Elektromotoren benachbarter Basiselemente. Analog zu dem Fall, in dem Elektromagnete verwendet werden, sind die einzelnen Elektromotoren über eine (nicht gezeigte) Energiequelle gespeist und sie werden ebenfalls von der Steuereinheit 6 gesteuert. Die Steuereinheit kann die Elektromotoren je nach vorgegebenem Programm oder nach von einem Benutzer definierten Eingaben in Gang setzen, was eine in ihrer Größe durch die Steuereinheit justierbare/vorgebbare Bewegung der starren Verbindungsstücke 3 zur Folge hat. Hierdurch kann eine Verschiebung der Basiselemente zueinander sowohl in der Ebene des Flächenelements als auch vertikal zu der Ebene des Flächenelements bewirkt werden, so dass sich die Basiselemente zueinander neigen. Es können somit beliebige Oberflächenstrukturen des Flächenelements je nach gewünschten Erfordernissen erreicht werden. Hat das Flächenelement eine erwünschte dreidimensionale Oberflächenform angenommen, können die Elektromotoren mittels der Steuereinheit 6 in dem Zustand arretiert werden, wodurch eine Beibehaltung der Oberflächenstruktur gewährleistet ist. Die Steuereinheit 6 wird vorzugsweise mit einem Optimierungsprogramm gesteuert, welche die durch die Elektromotoren erzeugten Kräfte derart einstellt, dass keine zu großen Verspannungen innerhalb der Fläche des Flächenelements auftreten.In the in 1 shown surface element may be used instead of the electromagnets at least in a part of the surface element or even in the entire surface element and electric motors. The reference numerals 4 and 5 would designate the corresponding electric motors in this case. Here are the individual fasteners 3 rigid connecting pieces between opposing electric motors of adjacent base elements. Analogous to the case where electromagnets are used, the individual electric motors are powered by a power source (not shown) and are also supplied by the control unit 6 controlled. The control unit can initiate the electric motors according to the given program or user-defined inputs, which is a movement of the rigid connecting pieces that can be adjusted in size by the control unit 3 entails. In this way, a displacement of the base elements relative to one another both in the plane of the surface element and vertically to the plane of the surface element can be effected so that the base elements incline toward one another. Any desired surface structures of the surface element can thus be achieved depending on the desired requirements. If the surface element has assumed a desired three-dimensional surface shape, the electric motors can be actuated by means of the control unit 6 be locked in the state, whereby a retention of the surface structure is ensured. The control unit 6 is preferably controlled by an optimization program which adjusts the forces generated by the electric motors so that no excessive stresses occur within the surface of the surface element.

Bei der Verwendung von Elektromotoren ist es insbesondere auch möglich, dass nur an einer Längskante und einer Querkante eines Basiselements ein Elektromotor vorgesehen ist, wohingegen die beiden anderen Kanten des Basiselements entsprechende Gegenstücke aufweisen, an denen die starren Verbindungsstücke 3 befestigbar sind, so dass die Verbindungsstücke immer einen Elektromotor eines Basiselements mit einem Gegenstück eines benachbarten Basiselements koppeln. Durch diese Kopplung kann die Bewegung des Verbindungsstücks 3 über nur einen Elektromotor eine gegenseitige Verschiebung und/oder Neigung der benachbarten Basiselemente zueinander bewirken, wodurch ebenfalls die Oberflächenstruktur der Flächenelements verändert werden kann. Die Befestigung des Verbindungsstücks an dem Gegenstück kann je nach der gewünschten Beweglichkeit der Basiselemente zueinander starr oder in eine oder mehrere Richtungen bewegbar sein.When using electric motors, it is also possible in particular for an electric motor to be provided only on one longitudinal edge and one transverse edge of a base element, whereas the two other edges of the base element have corresponding counterparts on which the rigid connecting pieces 3 are fastened, so that the connecting pieces always couple an electric motor of a base member with a counterpart of an adjacent base member. Through this coupling, the movement of the connector 3 cause mutual displacement and / or inclination of the adjacent base elements to each other via only one electric motor, whereby also the surface structure of the surface element can be changed. The attachment of the connector to the counterpart can be depending on the desired mobility of the base elements to each other rigid or movable in one or more directions.

Die Elektromagnete und/oder die Elektromotoren können einzeln und/oder zeitversetzt angesteuert werden, so dass insbesondere eine lokale und zeitlich veränderbare dreidimensionale Formgebung und/oder Steifigkeit des Flächenelements ermöglicht wird. Die Verwendung von Elektromotoren in dem Flächenelement der 1 kommt insbesondere dann in Betracht, wenn es erwünscht ist, bestimmte dreidimensionale Flächenformen durch das Flächenelement zu erzeugen. Demgegenüber kommt die Verwendung von Elektromagneten als Wandler insbesondere dann in Betracht, wenn das Flächenelement versteift werden soll, ohne dass seine Oberflächenstruktur verändert wird. Anwendungsfälle für die Verwendung von Elektromotoren sind beispielsweise Tischplatten mit einstellbarer Höhenstruktur, Fenster, von denen sich Teile elektronisch verformen und dadurch öffnen lassen, sowie Stühle mit anpassbarer Sitzfläche und Rückenlehne.The electromagnets and / or the electric motors can be controlled individually and / or with a time delay, so that in particular a local and temporally variable three-dimensional shape and / or rigidity of the surface element is made possible. The use of electric motors in the surface element of 1 is particularly contemplated when it is desired to create certain three-dimensional surface shapes through the surface element. In contrast, the use of electromagnets as a converter is particularly suitable when the surface element is to be stiffened without its surface structure is changed. Examples of applications for the use of electric motors are table tops with adjustable height structure, windows, from which parts can be electronically deformed and opened, and chairs with adjustable seat and backrest.

2 zeigt in Draufsicht eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flächenelements. Das dort gezeigte Flächenelement 1' weist eine ovale Form auf, was dadurch bewirkt wird, dass die äußeren Basiselemente 2' des Flächenelements an ihren äußeren Kanten abgerundet sind. Demgegenüber weisen die inneren Basiselemente 2'' weiterhin eine rechteckige Form auf, die der Form der Basiselemente 2 der 1 entspricht. Durch die 2 wird insbesondere zum Ausdruck gebracht, dass die Form der einzelnen Basiselemente beliebig gewählt werden kann und insbesondere die Gesamtform des Flächenelements beliebig sein kann. Insbesondere ist die Form nicht auf Rechtecke beschränkt, beispielsweise könnten auch die inneren Basiselemente 2'' eine beliebige andere Form, wie z. B. eine Wabenstruktur oder ähnliches aufweisen. Ansonsten entspricht die Funktionsweise der einzelnen Verbindungselemente 3, der Elektromagnete bzw. der Elektromotoren 4 und 5 sowie der Steuereinheit 6 der in Bezug auf 1 beschriebenen Funktionsweise, so dass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. 2 shows in plan view a schematic representation of a second embodiment of the surface element according to the invention. The surface element shown there 1' has an oval shape, which is caused by the outer base elements 2 ' of the surface element are rounded at their outer edges. In contrast, the inner base elements 2 '' continue to have a rectangular shape that matches the shape of the base elements 2 of the 1 equivalent. By the 2 is in particular expressed that the shape of the individual base elements can be chosen arbitrarily and in particular the overall shape of the surface element can be arbitrary. In particular, the shape is not limited to rectangles, for example, could also the inner base elements 2 '' any other shape, such as. B. have a honeycomb structure or the like. Otherwise, the functionality of the individual connecting elements corresponds 3 , the electromagnets or the electric motors 4 and 5 and the control unit 6 in relation to 1 described operation, so that reference is made to the description there.

3 zeigt die Seitenansicht eines Flächenelements, welches drei in Längsrichtung nebeneinander angeordnete Basiselemente 2 aufweist. Die Form des linken Basiselements entspricht hierbei der in 1 gezeigten Form der Basiselemente. Analog zu 1 weisen alle Basiselemente Elektromagnete 4 und 5 an ihren Kanten auf, wobei die Basiselemente in Längsrichtung wiederum über flexible Verbindungselemente 3 miteinander gekoppelt sind. Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich von der 1 dadurch, dass das Flächenelement 1 nicht eben ist, sondern eine dreidimensionale Formgebung in vertikaler Richtung, d. h. in Richtung senkrecht zu der Ebene des Flächenelements der 1, aufweist. Diese Formgebung wird dadurch erreicht, dass die gegenüberliegenden Kanten 2a und 2b des mittleren bzw. des rechten Basiselements schräg verlaufen. Beim Aktivieren der Elektromagnete führt dies dazu, dass das mittlere und das rechte Basiselement in einer abgewinkelten Form aufeinander treffen, so dass das rechte Basiselement nach unten geneigt ist. Somit kann auch bei der Verwendung von Elektromagneten durch entsprechende Formgebung der Kanten der Basiselemente eine nahezu beliebige dreidimensionale Oberflächenstruktur des Flächenelements erreicht werden. 3 shows the side view of a surface element, which three longitudinally juxtaposed base elements 2 having. The shape of the left base element corresponds to the one in 1 shown form of the basic elements. Analogous to 1 All basic elements have electromagnets 4 and 5 at their edges, wherein the base elements in turn in the longitudinal direction via flexible connecting elements 3 coupled together. The embodiment of the 3 is different from the 1 in that the surface element 1 is not flat, but a three-dimensional shape in the vertical direction, ie in the direction perpendicular to the plane of the surface element of the 1 , having. This shaping is achieved by the opposite edges 2a and 2 B of the middle and the right base element obliquely. Upon activation of the electromagnets, this results in the middle and right base elements hitting each other in an angled manner, so that the right base element is inclined downwards. Thus, even with the use of electromagnets by appropriate shaping of the edges of the base elements, an almost arbitrary three-dimensional surface structure of the surface element can be achieved.

4 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flächenelements. Es handelt sich hierbei um ein Flächenelement, welches anstatt von Elektromagneten 4 und 5 entsprechende Elektromotoren 4 und 5 einsetzt, welche über starre Verbindungselemente 3 miteinander verbunden sind. Analog zu dem Flächenelement der 3 weist das Flächenelement der 4 eine dreidimensionale Formgebung auf, wobei das rechte Basiselement jedoch nach oben geneigt ist. Im Unterschied zu 3 wird diese Formgebung nicht durch abgeschrägte Kanten an den Basiselementen bewirkt, sondern dadurch, dass die gegenüberliegenden Elektromotoren 5a, 5b zwischen dem mittleren und dem rechten Basiselement durch die Steuereinheit in der in 3 gezeigten Position arretiert werden. Die dreidimensionale Formgebung wird somit ausschließlich durch die entsprechende Ansteuerung der Elektromotoren bewirkt. 4 shows a side view of another embodiment of a surface element according to the invention. It is a surface element, which instead of electromagnets 4 and 5 corresponding electric motors 4 and 5 used, which via rigid fasteners 3 connected to each other. Analogous to the surface element of 3 has the surface element of the 4 a three-dimensional shape, wherein the right base member is inclined but upwards. In contrast to 3 This shaping is not caused by beveled edges on the base elements, but by the fact that the opposite electric motors 5a . 5b between the middle and the right base member by the control unit in the in 3 locked position shown. The three-dimensional shaping is thus effected exclusively by the corresponding control of the electric motors.

Claims

Surface element with a plurality of basic elements ( 2 ) which are at least partially interconnected to form a contiguous surface, wherein - at least a portion of the base elements ( 2 ) one or more converters connectable to an electrical energy source ( 4 . 5 ) which are designed such that they transfer electrical energy of the energy source into one between adjacent base elements ( 2 ) transform acting force; A control unit ( 6 ) is provided, which the one or more converters ( 4 . 5 ) is controlled in such a way that over the by the or the converter ( 4 . 5 ) force the rigidity of the surface element ( 1 ) and / or the surface shape of the surface element ( 1 ) at least in a partial region of the surface element ( 1 ) is changed.

Surface element according to claim 1, characterized in that the transducer (s) ( 4 . 5 ) in the basic elements ( 2 ) integrated or attached to these electromagnets.

Surface element according to claim 2, characterized in that at least one electromagnet of a base element ( 2 ) with at least one counterpart or a further electromagnet of at least one other base element ( 2 ) cooperates to provide a magnetic force of attraction between the base elements ( 2 ) to create.

surface element according to claim 3, characterized in that the counterpart a Permanent magnet and / or ferromagnetic material comprises.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the transducer (s) ( 4 . 5 ) in the base element ( 2 ) integrated or attached to this electric motors.

Surface element according to claim 5, characterized in that at least one electric motor of a base element ( 2 ) with at least one counter element or a further electric motor of at least one other base element ( 2 ) cooperates to generate a force between the base elements.

Surface element according to claim 6, characterized in that at least one electric motor of a base element ( 2 ) with the counter element or the further electric motor of another base element via a rigid connecting element ( 3 ), in particular via a rod, which is movable by the at least one electric motor and / or the further electric motor.

Surface element according to claim 7, characterized in that the rigid connecting element ( 3 ) between the electric motors and / or between the at least one electric motor and the counter element is arranged such that by the one or more electric motors a specifically adjustable relative movement of the base elements ( 2 ) within the plane of the surface element ( 1 ) and / or out of the plane of the surface element ( 1 ) is made possible.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that by the shaping of the edges ( 2a . 2 B ) at least part of the basic elements ( 2 ), in particular the inclination of abutting edges of adjacent base elements ( 2 ), a three-dimensional surface structure of the surface element ( 1 ) is given.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 6 ) is configured in such a way that it can be controlled by a corresponding activation of at least a part of the transducers ( 4 . 5 ), in particular the electric motors, a three-dimensional surface structure of the surface element ( 1 ) pretends.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 6 ) is configured such that it determines the rigidity and / or surface shape of the surface element ( 1 ) periodically and / or randomly over time.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 6 ) comprises a user-operable input unit, wherein the control unit ( 6 ) is configured such that it determines a stiffness and / or surface shape of the surface element () entered by the user via the input unit ( 1 ).

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 6 ) outside the surface elements ( 1 ) is arranged and the control signals via electrical lines and / or wirelessly to the one or more transducers ( 4 . 5 ).

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 6 ) several in the basic elements ( 2 ) comprises integrated controls which communicate with each other via electrical leads and / or wirelessly.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the base elements ( 2 ) via flexible connecting elements ( 3 ), in particular via wires, are coupled together.

Surface element according to claim 15, characterized in that the flexible connecting elements ( 3 ) are electrical leads which are connected to the control unit ( 6 ) and / or the electrical energy source are connectable.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the base elements ( 2 ) in plan view of the surface element ( 1 ) each having the shape of a polygon, wherein the polygons fit together so that a substantially continuous surface is generated.

Surface element according to claim 17, characterized in that in the basic elements ( 2 ) with the shape of a polygon, the transducer (s) ( 4 . 5 ) are arranged on one or more edges of the polygon, preferably at each edge of the polygon, a transducer ( 4 . 5 ) is arranged.

Surface element according to claim 18, characterized in that the transducer (s) ( 4 . 5 ), in particular the electromagnets, each extending along the entire edge length of an edge of the polygon.

Surface element according to one of claims 17 to 19, characterized in that at least a part of the base elements ( 2 ) a honeycomb and / or rectangular and / or triangular shape in plan view of the surface element ( 1 ) exhibit.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the base elements ( 2 ) comprise a carrier material which is in particular steel, concrete, sheet metal, plastic or glass, one or more transducers ( 4 . 5 ) are integrated in the carrier material.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that one or more surfaces of the surface element ( 1 ) are completely or partially covered with a flexible material.

surface element according to claim 22, characterized in that the flexible material an electromagnetic shielding and / or heat dissipating and / or sound absorbing Material is.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the base elements ( 2 ) in the case that the transducers ( 4 . 5 ) are not connected to the electrical energy source, are loosely coupled together.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the surface element ( 1 ) a series of elongated base elements ( 2 ), wherein the control unit ( 6 ) the transducers ( 4 . 5 ) in such a way that the surface element ( 1 ) is stiffened to a solid elongated rod or carrier.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the surface element ( 1 ) Part of a piece of furniture, in particular a seat and / or backrest of a chair and / or a table top is.

Surface element according to one of claims 1 to 25, characterized in that the surface element ( 1 ) is a support surface in a medical auxiliary device.

Surface element according to one of claims 1 to 25, characterized in that the surface element ( 1 ) is a roll-up door or a door or a window.

Surface element according to one of claims 1 to 25, characterized in that the surface element ( 1 ) is a scrollable keyboard.

Surface element according to one of claims 1 to 25, characterized in that the surface element ( 1 ) is a car roof box.

Surface element according to one of the preceding claims, characterized in that the surface element ( 1 ) is attachable to a through hole and the base elements ( 2 ) and configured via the control unit ( 6 ) can be controlled, that the surface element attached to the passage opening ( 1 ) without supply of electrical energy to the transducers ( 4 . 5 ) forms loosely vertically depending strips, whereas in the supply of electrical energy to the transducers ( 4 . 5 ) causes a stiffening of the previously loose-hanging strips, whereby the passage opening is closed.