DE10238932B3 - Sensor and/or actuator component for measuring or operating device with elastically-deformable honeycomb structure and transducer elements converting deformation into electrical signal or vice versa - Google Patents

Abstract

The component has an elastically-deformable honeycomb structure (4) provided with attached or integrated transducer elements (8), for converting the elastic deformation into a corresponding measuring signal, and/or for converting a supplied control signal into an elastic deformation. The honeycomb structure has hexagonal honeycomb cells (6) each 3 cell walls (5) of 3 abutting cells joined together at node points (7) perpendicular to the honeycomb plane.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein als Sensor und/oder Aktuator einsetzbares elastisches Bauteil, mit einer elastisch verformbaren Struktur und mit an der Struktur angeordneten oder in die Struktur integrierten Wandlerelementen zur Umsetzung einer elastischen Verformung der Struktur in ein abgreifbares Messsignal und/oder zur Umsetzung eines zuführbaren Ansteuersignals in eine elastische Verformung der Struktur.The invention relates to a elastic component that can be used as a sensor and / or actuator, with an elastically deformable structure and arranged on the structure or transducer elements integrated into the structure for implementation an elastic deformation of the structure into a tapped measurement signal and / or to implement a feedable Control signal in an elastic deformation of the structure.

Alle oder zumindest einige der Wandlerelemente können bei dem elastischen Bauteil so in die Struktur integriert sein, dass sie selbst ein wesentlicher, tragender Teil der Struktur sind. Es ist sogar denkbar, die Struktur insgesamt aus den Wandlerelementen aufzubauen.All or at least some of the transducer elements can be integrated into the structure of the elastic component, that they themselves are an essential, supporting part of the structure. It is even conceivable to structure the entire structure from the transducer elements build.

Zu den bekannten Bauteilen der eingangs beschriebenen Art gehört eine Vielzahl von Messvorrichtungen und Betätigungsvorrichtungen. Beispielsweise fällt unter diese Definition die Anordnung eines Dehnungsmessstreifen auf einem Biegebalken. Genauso fällt unter diese Definition ein gestapelter Piezoaktuator, bei dem die einzelnen piezoelektrischen Wandlerelemente unter einer äußeren mechanischen Vorspannung stehen. Ein solcher Piezoaktuator kann unter Ausnutzung des passiven Piezoeffekts auch als Sensor verwendet werden.To the known components of the above Kind of heard a variety of measuring devices and actuators. For example falls under this definition is the placement of a strain gauge on a Bending beam. The same way under this definition a stacked piezo actuator in which the individual piezoelectric transducer elements under an outer mechanical Pre-tension. Such a piezo actuator can be used of the passive piezo effect can also be used as a sensor.

Wenn mit bekannten elastischen Bauteilen der eingangs beschriebenen Art periodische Verformungen einer übergeordneten Struktur erfasst bzw. beeinflusst werden sollen, machen sich die elastischen Eigenschaften des elastischen Bauteils selbst häufig negativ bemerkbar, weil eine Eigenfrequenz- bzw. Impedanzanpassung des Aktuators an die übergeordnete Struktur aufgrund tendenziell sehr hoher Eigenfrequenzen der bekannten elastischen Bauteile kaum realisierbar ist. Wenn die Eigenfrequenzen bekannter elastischer Bauteile der eingangs beschriebenen Art gezielt reduziert werden, so ist dies in aller Regel mit einer erheblichen Masseerhöhung verbunden. Dies widerspricht den Leichtbauanforderungen, welche z.B. im Kraftfahrzeug- und insbesondere im Luftfahrzeugbereich unbedingt einzuhalten sind.If with known elastic components periodic deformations of a parent Structure should be recorded or influenced, make themselves elastic properties of the elastic component itself often negative noticeable because of a natural frequency or impedance adaptation of the actuator to the parent Structure due to the very high natural frequencies of the known ones elastic components is hardly feasible. If the natural frequencies known elastic components of the type described in the introduction are reduced, so this is usually with a significant mass increase connected. This contradicts the lightweight construction requirements, which e.g. in the motor vehicle and especially in the aircraft sector are to be observed.

Ein optischer Spiegel in kombinierter Sandwichbauweise ist aus der DE 199 17 519 C2 bekannt. Der Sandwichaufbau umfasst hierbei einen Wabenkern aus gleichseitigen Sechsecken. Die Zellenwände des Wabenkerns sind identisch aufgebaut und gleich dick. Die insbesondere aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehenden Zellenwände sind zudem so ausgebildet, dass die Eigenschaften des Wabenkerns in jeder Richtung gleich sind. Bei dieser Bauweise erfüllt der Wabenkern die Forderungen nach gleicher Steifigkeit und gleicher Wärmedehnung in jeder Richtung seiner Haupterstreckung, die parallel zu der Spiegeloberfläche des bekannten Spiegels verläuft. In dem Sandwichaufbau ist der Wabenkern mit Deckschichten versehen, die ebenfalls vorzugsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehen. Auf mindestens einer der Deckschichten ist auf der dem Wabenkern abgewandten Seite eine Aktuatorschicht mit individuell in der Ebene der Aktuatorschicht ansteuerbaren Aktuatorelementen aus piezoelektrischer Keramik angeordnet. Der als passive Trägerstruktur vorgesehene Wabenkern wird bei dem bekannten Sandwichaufbau durch die Aktuatoren der Aktuatorschicht deformiert, um die über eine weitere Druckverteilungsschicht aus Kohleschaum an dem Sandwichaufbau gelagerte Spiegelträgerschicht auf einen gewünschten Verlauf einzustellen.An optical mirror in a combined sandwich construction is from the DE 199 17 519 C2 known. The sandwich structure comprises a honeycomb core made of equilateral hexagons. The cell walls of the honeycomb core are identical and of the same thickness. The cell walls, which are made in particular of carbon fiber reinforced plastic, are also designed so that the properties of the honeycomb core are the same in every direction. With this design, the honeycomb core fulfills the requirements for the same rigidity and the same thermal expansion in every direction of its main extent, which runs parallel to the mirror surface of the known mirror. In the sandwich structure, the honeycomb core is provided with cover layers, which are also preferably made of carbon fiber reinforced plastic. On at least one of the cover layers, on the side facing away from the honeycomb core, an actuator layer with actuator elements made of piezoelectric ceramic that can be individually controlled in the plane of the actuator layer is arranged. The honeycomb core provided as a passive support structure is deformed in the known sandwich structure by the actuators of the actuator layer in order to adjust the mirror support layer supported on the sandwich structure via a further pressure distribution layer made of carbon foam to a desired course.

Aus der DE 198 34 461 C2 ist ein Vielschicht-Piezoaktuator bekannt, der im Querschnitt hexagonal ist, um eine Gehäuse mit kreisförmigem Querschnitt besser als ein im Querschnitt rechteckiger Aktuator auszufüllen und auszunutzen.From the DE 198 34 461 C2 A multi-layer piezo actuator is known which is hexagonal in cross section in order to fill and utilize a housing with a circular cross section better than an actuator with a rectangular cross section.

Aus der US 5,917,544 A ist eine wabenförmige Anordnung von Sensorflächen, beispielsweise Bildpunkten bekannt, die über ihre jeweiligen Wabenwände hinweg mit jeweils sechs benachbarten Sensoren durch schaltbare Widerstände korrespondieren können. Die durch die schaltbaren Widerstände fließenden Ströme lassen einen Rückfluss auf die Verhältnisse der Signale der einzelnen Sensoren, beispielsweise registrierte Helligkeitswerte zu.From the US 5,917,544 A a honeycomb arrangement of sensor surfaces, for example pixels, is known which can correspond to six adjacent sensors across their respective honeycomb walls by means of switchable resistors. The currents flowing through the switchable resistors allow a return flow to the conditions of the signals of the individual sensors, for example registered brightness values.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, dass grundsätzliche Vorteile bei seiner Verwendung als Sensor und/oder Aktuator bietet, weil eine Impedanzanpassung bei gleichzeitiger Beachtungen der Anforderungen des Leichtbau möglich ist.Against this background, the Invention, the object of a component of the above Way of showing that basic benefits when used as a sensor and / or actuator offers because an impedance adjustment with simultaneous observance of the requirements of lightweight construction possible is.

LÖSUNGSOLUTION

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Bauteil der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass die elastisch verformbare Struktur wabenförmig ist, wobei jede von mehreren in einer Wabenebene nebeneinander angeordneten Wabenzellen durch sechs Wabenwandungen begrenzt und von ihr benachbarten sechs Wabenzellen getrennt ist und wobei jeweils drei der Wabenwandungen zwischen drei einander benachbarten Wabenzellen in einem senkrecht zu der Wabenebene verlaufenden Knotenbereich miteinander verbunden sind, und dass die Wandlerelemente im Bereich von mehreren der Wabenwandungen vorgesehen sind.According to the invention, this task is performed by one Component of the type described in the introduction solved that the elastically deformable structure is honeycomb-shaped, each of several honeycomb cells arranged side by side in a honeycomb plane limited to six honeycomb walls and six honeycomb cells adjacent to it is separated and with three of the honeycomb walls between three adjacent honeycomb cells in a perpendicular to the honeycomb plane trending node area are interconnected, and that the transducer elements are provided in the region of several of the honeycomb walls are.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION THE INVENTION

Der Kern des neuen Bauteils besteht in der wabenförmigen Struktur, d.h. in einer Struktur von der allgemein bekannt ist, dass sie bei geringem Gewicht hohe Stabilitäten erbringt. Dabei ist es nicht entscheidend, dass die wabenförmige Struktur des neuen Bauteils eine ideale Wabenform aufweist, bei der die Wabenwandungen in der Wabenebene exakt gleich sind und sich in den Knotenbereichen unter jeweils genau 120 ° treffen. Entscheidend sind nur die oben genannten Mindestanforderungen, wonach jede Wabenzelle durch sechs Wabenwandungen begrenzt und von ihren benachbarten sechs Wabenzellen getrennt ist und wobei jeweils drei Wabenwandungen zwischen drei einander benachbarten Wabenzellen in einem senkrecht zu der Wabenebene verlaufenden Knotenbereich miteinander verbunden sind. Die Wandlerelemente des neuen Bauteils sind im Bereich von mehreren der Wabenwandungen vorgesehen. Es ist nicht erforderlich, dass sie an jeder Wabenwandung vorgesehen sind. Es ist auch nicht erforderlich, dass sie jeweils ganze Wabenwandungen abdecken oder dass sie in symmetrischer Anordnung zu einer Mittelebene der jeweiligen Wabenwandung vorgesehen sind. Es geht nur darum, dass mit den Wandlerelementen eine Verformung dieser Wabenwandungen entweder erfasst und/oder hervorgerufen wird, je nachdem ob das neue Bauteil als Sensor und/oder als Aktuator verwendet werden soll. Bei der Verformung einer wabenförmigen Struktur in deren Wabenebene, aber auch bei einer Deformation einer solchen Struktur aus der Wabenebene heraus tritt eine zu der globalen Verformung korrespondierende Verteilung von Verformungen der einzelnen Wabenwandungen auf, die durch die Wandlerelemente registrierbar sind und die in umgekehrter Richtung durch die Wandlerelemente lokal hervorgerufen werden können, um die globale Verformung der wabenförmigen Struktur auszulösen. Dabei kann die notwendige Ansteuerung der einzelnen Wandlerelemente für eine lokale Verformung, die eine globale Deformation auslöst, aus den Messsignalen abgeleitet werden, die durch an denselben Wabenwandungen angeordnete und als Teile eines Sensors dienende Wandlerelemente bei der von außen eingeleiteten Deformation ausgegeben werden. Zu den ohne weiteres realisierbaren und umgekehrt messbaren Deformationen in der Ebene gehören einseitig und allseitige Streckungen der wabenförmigen Struktur, gelenkartige Umbiegungen der wabenförmigen Struktur in der Wabenebene, Verdrehungen von Bereichen der wabenförmigen Struktur gegenüber anderen Bereichen derselben usw.. Bei den Deformationen der wabenförmigen Struktur aus der Wabenebene heraus ist auf eine für wabenförmige Strukturen markante Sattelform zu verweisen, welche durch die Wandlerelemente im Sensorfall registriert oder im Aktuatorfall hervorgerufen werden kann. Im Aktuatorfall kann durch Ansteuerung der Wandlerelemente aber auch dafür gesorgt werden, dass diese Sattelform gerade nicht auftritt und die wabenförmige Struktur ihre ebene Ausrichtung beibehält.The core of the new component is the honeycomb structure, ie a structure of the it is generally known that it provides high stability with low weight. It is not critical that the honeycomb structure of the new component has an ideal honeycomb shape in which the honeycomb walls in the honeycomb plane are exactly the same and meet at exactly 120 ° in the node areas. Only the above-mentioned minimum requirements are decisive, according to which each honeycomb cell is delimited by six honeycomb walls and separated from its neighboring six honeycomb cells, and three honeycomb walls are connected to each other between three adjacent honeycomb cells in a node area running perpendicular to the honeycomb plane. The transducer elements of the new component are provided in the area of several of the honeycomb walls. It is not necessary that they are provided on every honeycomb wall. It is also not necessary that they cover entire honeycomb walls or that they are provided in a symmetrical arrangement with respect to a central plane of the respective honeycomb wall. It is only a question of the transducer elements either detecting and / or causing a deformation of these honeycomb walls, depending on whether the new component is to be used as a sensor and / or as an actuator. When a honeycomb structure is deformed in its honeycomb plane, but also when such a structure is deformed out of the honeycomb plane, a distribution of deformations of the individual honeycomb walls corresponding to the global deformation occurs, which can be registered by the transducer elements and which in the opposite direction by Transducer elements can be caused locally to trigger the global deformation of the honeycomb structure. The necessary control of the individual transducer elements for local deformation, which triggers a global deformation, can be derived from the measurement signals which are output by transducer elements arranged on the same honeycomb walls and serving as parts of a sensor when the deformation is introduced from the outside. The easily realizable and vice versa measurable deformations in the plane include one-sided and all-round extensions of the honeycomb structure, articulated bends of the honeycomb structure in the honeycomb plane, twists of areas of the honeycomb structure compared to other areas thereof, etc. With the deformations of the honeycomb structure From the honeycomb level, reference is made to a saddle shape that is distinctive for honeycomb structures, which can be registered by the transducer elements in the sensor case or caused in the actuator case. In the case of an actuator, control of the converter elements can also ensure that this saddle shape does not occur and that the honeycomb structure maintains its flat orientation.

In einer konkreteren Ausführungsform misst mindestens ein Wandlerelement eine Längenänderung der ihm zugeordneten Wabenwandung in der Wabenebene und/oder das Wandlerelement ist auf eine solche Längenänderung ansteuerbar. Insbesondere einseitige oder allseitige Streckungen der wabenförmigen Struktur können hiermit abgedeckt werden.In a more specific embodiment at least one transducer element measures a change in length of the one assigned to it Honeycomb wall in the honeycomb plane and / or the transducer element is on one such change in length controllable. Especially one-sided or all-sided extensions the honeycomb Structure can are hereby covered.

Es ist aber auch eine interessante Ausführungsform des neuen Bauteils, wenn mindestens ein Wandlerelement eine Scherungsverformung oder -biegung der ihm zugeordneten Wabenwandung in der Wabenebene misst und/oder auf eine solche Scherungsverformung oder Biegung ansteuerbar ist.But it is also an interesting one embodiment of the new component if at least one transducer element shear deformation or bending of the honeycomb wall assigned to it in the honeycomb plane measures and / or for such shear deformation or bending is controllable.

Neben der Scherungsverformung oder -biegung in der Wabenebene kann auch eine Schubverformung oder -biegung der den Wandlerelementen zugeordneten Wabenwandungen aus der Wabenebene heraus von Interesse sein.In addition to the shear deformation or -bending in the honeycomb plane can also result in a shear deformation or bending the honeycomb walls assigned to the transducer elements from the honeycomb plane out of interest.

Wie bereits angesprochen wurde, müssen die Wandlerelemente die ihnen zugeordneten Wabenwandungen nicht vollständig abdecken. Insbesondere dann, wenn die wabenförmige Struktur aus der Wabenebene heraus verformt werden soll oder entsprechende Verformungen registriert werden sollen, kann es von Interesse sein, wenn an mindestens einer Wabenwandung ein Wandlerelement außermittig angeordnet ist. An mindestens einer Wabenwandlung können auch mehrere Wandlerelemente vorgesehen sein.As already mentioned, the Transducer elements do not completely cover the honeycomb walls assigned to them. Especially when the honeycomb structure from the honeycomb plane should be deformed out or registered corresponding deformations it may be of interest if at least one Honeycomb wall a transducer element is arranged off-center. On can at least one honeycomb conversion several transducer elements can also be provided.

Bei den Wandlerelementen kann es sich um alle Wandlerelemente handeln, die zur Verfügung stehen, um eine elastische Verformung in ein abgreifbares Messsignal oder ein zuführbares Ansteuersignal in eine elastische Verformung umzusetzen. Konkret kann mindestens eines der Wandlerelemente ein piezoelektrisches, ein photo-ferroelektrisches, ein elektrostriktives oder ein magnetostriktives Material oder eine Formgedächtnislegierung oder ein -polymer aufweisen. Es versteht sich, dass die besonderen Einbaubedingungen, welche bekanntermaßen für diese Materialien zu beachten sind, auch bei dem neuen Bauteil beachtet werden sollten. Hierzu gehört es beispielsweise, ein piezoelektrisches Material möglichst unter Vorspannung zu setzen, damit es keinen Zugbelastungen ausgesetzt wird. Dies ist auch bei der Integration eines piezoelektrischen Wandlers in eine wabenförmige Struktur möglich, beispielsweise indem die wabenförmige Struktur nach dem Aufbringen des piezoelektrischen Materials geschrumpft wird.With the converter elements it can are all transducer elements that are available, an elastic deformation in a tapped measurement signal or a feedable Implement control signal in an elastic deformation. Concrete can at least one of the transducer elements be a piezoelectric, a photo-ferroelectric, an electrostrictive or a magnetostrictive Material or a shape memory alloy or have a polymer. It is understood that the special Installation conditions, which are known to be observed for these materials are also important for the new component. For this heard it For example, a piezoelectric material should be biased as far as possible so that it is not exposed to tensile loads. This is even when integrating a piezoelectric transducer into one honeycombed Structure possible for example by adding the honeycomb Structure is shrunk after the application of the piezoelectric material.

Bei der Verwendung von piezoelektrischen Wandlerelementen können Elektroden für die piezoelektrischen Wandlerelemente parallel zu der Wabenebene angeordnet sein. Eine Verformung der wabenförmigen Struktur in der Wabenebene kann dabei unter Ausnutzung beispielsweise des Transversaleffekts d31 oder d23 oder eines transversalen Schubeffekts oder auch eines hydrostatischen Piezoeffekts erfasst bzw. hervorgerufen werden.When using piezoelectric transducer elements can Electrodes for the piezoelectric transducer elements parallel to the honeycomb plane be arranged. A deformation of the honeycomb structure in the honeycomb plane can take advantage of, for example, the transverse effect d31 or d23 or a transverse thrust effect or one hydrostatic piezo effect can be detected or caused.

Es ist aber auch möglich, Elektroden für die piezoelektrischen Wandlerelemente parallel zu der jeweiligen Wabenwandung anzuordnen. Dabei können einzelne eine Wabenzelle begrenzende Wabenwandungen separat angesteuert werden. Es können aber auch alle Innenoberflächen einer Wabenzelle mit demselben Potential beaufschlag werden.But it is also possible to use electrodes for the to arrange piezoelectric transducer elements parallel to the respective honeycomb wall. Individual honeycomb walls delimiting a honeycomb cell can be controlled separately. However, the same potential can also be applied to all inner surfaces of a honeycomb cell.

In den bevorzugten Ausführungsformen des neuen Bauteils sind die Knotenbereiche, in denen die Wabenwandungen miteinander verbunden sind, gegenüber einer Veränderung der Winkel zwischen den Wabenwandungen ausgesteift. Diese Maßnahme stellt sicher, dass sich alle Deformationen der wabenförmigen Struktur immer auf die Wabenwandungen selbst und nicht nur in den Knotenbereichen auswirken. Eine Versteifung der Knotenbereiche kann beispielsweise durch lokale Verdickungen der wabenförmigen Struktur bewirkt werden. Hierdurch können sich annähernd kreisrunde freie Querschnitte der einzelnen Wabenzellen ergeben.In the preferred embodiments of the new component are the node areas in which the honeycomb walls are connected to each other against a change the angle between the honeycomb walls is stiffened. This measure poses sure that all deformations of the honeycomb structure always refer to the Affect honeycomb walls themselves and not just in the node areas. The node areas can be stiffened, for example, by local ones Thickening of the honeycomb Structure can be effected. This can make it approximately circular free cross sections of the individual honeycomb cells result.

Die Erfindung wird im Folgenden von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben, dabei zeigtThe invention is described in the following embodiments explained in more detail and described, showing

1 eine erste Ausführungsform des neuen Bauteils in einer Verwendung als linearer Aktuator, 1 a first embodiment of the new component in use as a linear actuator,

2 eine zweite Ausführungsform des neuen Bauteils in einer Verwendung als linearer Aktuator, 2 a second embodiment of the new component in use as a linear actuator,

3 eine dritte Ausführungsform des neuen Bauteils in einer Verwendung als Aktuator für eine überlagerte lineare und Torsionsbewegung, 3 A third embodiment of the new component in use as an actuator for a superimposed linear and torsional movement,

4 eine vierte Ausführungsform des neuen Bauteils in einer Verwendung als linearer Aktuator, 4 a fourth embodiment of the new component in use as a linear actuator,

5 eine weitere Ausführungsform des neuen Bauteils in einer Verwendung als Druckaktuator, 5 another embodiment of the new component in use as a pressure actuator,

6 eine weitere Ausführungsform des neuen Bauteils in einer Verwendung als Rotationsaktuator, 6 another embodiment of the new component in use as a rotary actuator,

7 einen Aufbau der wabenförmigen Struktur des neuen Bauteils mit verstärkten Knotenbereichen, 7 a structure of the honeycomb structure of the new component with reinforced node areas,

8 eine Wabenzelle der wabenförmigen Struktur gemäß 7 bei ihrer Verformung in einer ersten Richtung, 8th a honeycomb cell according to the honeycomb structure 7 when deformed in a first direction,

9 eine Wabenzelle der wabenförmigen Struktur gemäß 7 bei einer Verformung in einer zweiten Richtung, 9 a honeycomb cell according to the honeycomb structure 7 with a deformation in a second direction,

10 die Impedanzkurve einer wabenförmigen Struktur über der Frequenz, 10 the impedance curve of a honeycomb structure over frequency,

11 die Impedanzkurve eines Biegebalkens über der Frequenz, 11 the impedance curve of a bending beam over frequency,

12 eine sattelförmig deformierte wabenförmige Struktur, 12 a saddle-shaped deformed honeycomb structure,

13 eine Analyse der Deformation der Wabenzellen an der Oberseite und der Unterseite der sattelförmig deformierten Struktur gemäß 12, 13 an analysis of the deformation of the honeycomb cells on the top and bottom of the saddle-shaped deformed structure according 12 .

14 einen ersten Schnitt durch die sattelförmig deformierte Struktur gemäß 12 und 14 a first section through the saddle-shaped deformed structure 12 and

15 ein zweiter Schnitt durch die sattelförmig deformierte Struktur gemäß 12. 15 a second section through the saddle-shaped structure according to 12 ,

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt ein Bauteil 1, welches zwei Anschlussteile 2 und 3 und eine dazwischen angeordnete wabenförmige Struktur 4 aufweist. Die wabenförmige Struktur 4 ist an die Anschlusselemente 2 und 3 angebunden und stellt die einzige Verbindung zwischen den Anschlusselementen 2 und 3 dar. Die wabenförmige Struktur 4 besteht aus Wabenwandungen 5, von denen jeweils sechs Wabenwandungen 5 eine Wabenzelle 6 begrenzen und von den ihr sechs benachbarten Wabenzelle 6 trennen (soweit es sich um eine innere Wabenzelle 6 handelt). Dabei stoßen jeweils drei Wabenwandungen 5, welche drei einander benachbarten Wabenzellen 6 zugeordnet sind, in einem Knotenbereich 7 zusammen und sind hier fest, d.h. nicht frei gegeneinander verschwenkbar, miteinander verbunden. Die wabenförmige Struktur 4 weist eine Erstreckung auch senkrecht zu der Zeichenebene auf, wobei die Wabenwandungen 5 und die Knotenbereich 7 senkrecht zu der Zeichenebene orientiert sind. Das Besondere der wabenförmigen Struktur 4 ist, dass Wandlerelemente 8 in die Struktur 4, d.h. in die Wabenwandungen 5 integriert sind. Um die damit hervorrufbaren Verformungen der wabenförmigen Struktur 4 bzw. die entsprechenden Relativbewegungen der Anschlusselemente 2 und 3 zu erörtern, mögen die Wabenwandungen 5 selbst aus piezoelektrischem Material, d.h. als Wandlerelemente 8 ausgebildet sein. Dabei mögen Spannungen an den Wabenwandungen 5 anliegen, welche durch die „+"- und „–"-Zeichen in 1 angedeutet sind, und es möge durch die Spannungen an den Wabenwandungen 5 ein Transversaleffekt des piezoelektrischen Materials angeregt werden, d.h. eine Längenanderung der Wabenwandungen 5 in der Zeichenebene. Wenn dann die anliegenden Spannungen wie in 1 verteilt sind, dehnt sich die wabenförmige Struktur 4 in beiden Richtungen der Zeichenebene, d.h. ihrer Wabenebene aus. Da sie aber nur an den Seiten der Anschlusselemente 2 und 3 eingespannt ist, führt dies nur zu einer lineraren Relativverschiebung der Anschlusselemente 2 und 3 in der eingezeichneten x-Richtung ihres Abstands. 1 shows a component 1 which has two connectors 2 and 3 and a honeycomb structure interposed therebetween 4 having. The honeycomb structure 4 is on the connection elements 2 and 3 connected and provides the only connection between the connection elements 2 and 3 The honeycomb structure 4 consists of honeycomb walls 5 , each of which has six honeycomb walls 5 a honeycomb cell 6 limit and from the six neighboring honeycomb cells 6 separate (as far as it is an inner honeycomb cell 6 is). Three honeycomb walls meet 5 which are three adjacent honeycomb cells 6 are assigned in a node area 7 together and are fixed here, ie not freely pivotable against each other, connected to each other. The honeycomb structure 4 has an extension also perpendicular to the plane of the drawing, the honeycomb walls 5 and the node area 7 are oriented perpendicular to the plane of the drawing. The special thing about the honeycomb structure 4 is that transducer elements 8th into the structure 4 , ie in the honeycomb walls 5 are integrated. About the deformations of the honeycomb structure that can be caused thereby 4 or the corresponding relative movements of the connection elements 2 and 3 the honeycomb walls like to discuss 5 even made of piezoelectric material, ie as transducer elements 8th be trained. Tensions on the honeycomb walls like this 5 which are indicated by the "+" and "-" signs in 1 are indicated, and it may be due to the tensions on the honeycomb walls 5 a transverse effect of the piezoelectric material can be excited, ie a change in length of the honeycomb walls 5 in the drawing plane. If the applied voltages as in 1 distributed, the honeycomb structure expands 4 in both directions from the plane of the drawing, ie its honeycomb plane. But since they are only on the sides of the connection elements 2 and 3 is clamped, this only leads to a linear relative displacement of the connection elements 2 and 3 in the drawn x-direction of their distance.

2 zeigt ein Bauteil 1, welches sich von dem Bauteil 1 gemäß 1 nur durch eine andere Verteilung der an den die Wabenwandungen 5 ausbildenden Wandlerelementen 8 anliegenden Spannungen unterscheidet. Während gemäß 1 an den eine Wabenzelle 6 begrenzten Innenseiten der Wabenwandungen unterschiedliche Spannungen anliegen, so dass alle Wabenwandungen auf eine Dehnung in der Wabenebene bzw. Zeichenebene ansteuerbar sind, sind die Wabenzellen 6 gemäß 2 jeweils auf einem Potentialniveau. Dabei sind in Richtung des Abstands der Anschlusselemente 2 und 3 verlaufende durchgängige Reihen von voneinander angrenzenden Wabenzellen vorgesehen, von denen abwechselnd eine Reihe auf positivem Spannungsniveau und eine Reihe auf negativem Spannungsniveau liegt. Das Ergebnis ist eine rein lineare Streckung der wabenförmigen Struktur 4 in der Zeichenebene aufgrund des Ansprechens des Transversaleffekts des piezoelektrischen Materials der Wandlerelemente 8, die die Wabenwandungen 5 ausbilden. 2 shows a component 1 which differs from the component 1 according to 1 only by a different distribution of the on the honeycomb walls 5 training transducer elements 8th applied voltages differs. While according to 1 to the one honeycomb cell 6 Different voltages are present on the limited inner sides of the honeycomb walls, so that all honeycomb walls can be controlled to expand in the honeycomb plane or drawing plane, the honeycomb cells 6 according to 2 each at a potential level. Are in the direction of the distance of the connection elements 2 and 3 continuous rows of each other adjacent honeycomb cells are provided, of which alternately one row is at a positive voltage level and one row is at a negative voltage level. The result is a purely linear extension of the honeycomb structure 4 in the plane of the drawing due to the response of the transverse effect of the piezoelectric material of the transducer elements 8th that the honeycomb walls 5 form.

Mit anderen Worten dehnt sich die wabenförmige Struktur 4 nur zwischen den Anschlusselementen 2 und 3 aus und verschiebt diese relativ zueinander in x-Richtung.In other words, the honeycomb structure expands 4 only between the connection elements 2 and 3 and shifts them relative to each other in the x direction.

3 skizziert, wie durch eine Teilung der wabenförmigen Struktur 4 in einen oberen Bereich, der gemäß 2 auf einen Längenzuwachs zwischen den Anschlusselementen 2 und 3 ansteuerbar ist, und einen unteren Bereich, der auf eine Verkürzung in eben dieser Richtung ansteuerbar ist, eine relative Verkippung des Anschlusselements 2 zu dem Anschlusselement 3 erreicht werden kann. Dabei auftretende Verspannungen innerhalb der wabenförmigen Struktur 4 werden automatisch weiträumig verteilt, so dass es nicht zu größeren Belastungsspitzen kommt. 3 sketched as if by dividing the honeycomb structure 4 in an upper area that according to 2 for an increase in length between the connection elements 2 and 3 is controllable, and a lower region, which can be controlled for a shortening in this direction, a relative tilting of the connection element 2 to the connection element 3 can be achieved. Tensions occurring within the honeycomb structure 4 are automatically distributed over a wide area so that there are no major load peaks.

Bei der Ausführungsform des Bauteils 1 gemäß den 1 bis 3 werden die Wandlerelemente 8 mit einem elektrischen Feld beaufschlagt, welches sich quer zu der jeweiligen Wabenwandung 5 erstreckt. Entsprechend sind die dort nicht separat dargestellten Elektroden, zwischen denen das elektrische Feld aufgebaute wird, parallel zu den Wabenwandungen anzubringen. Es ist aber auch die in 4 dargestellte Möglichkeit gegeben, die Elektroden 9 und 10 oberhalb und unterhalb der wabenförmigen Struktur 4 anzubringen, d.h. parallel zu der Wabenebene 11, welche bei der Seitenansicht gemäß 4 nicht mit der Zeichenebene zusammenfällt. Bei Nutzung eines Transversaleffekts des piezoelektrischen Materials der Wandlerelemente 8 kann auch auf diese Weise eine Ausdehnung der wabenförmigen Struktur 4 in der Wabenebene 11 und damit eine lineare Bewegung zwischen den Anschlusselementen 2 und 3 in x-Richtung hervorgerufen werden. Dabei ist es jedoch schwierig, das in Querrichtung zu der Wabenebene 11 ausgerichtete elektrische Feld an solchen Wabenwandungen 5 zu konzentrieren, die für eine einachsige Längenänderung der wabenförmigen Struktur 4 von besonderem Interesse wären. Es ist aber ohne weiteres möglich, nur eben diese Wabenwandungen 5 aus Wandlerelementen 8 auszubilden und die anderen Wabenwandungen 5 aus nicht längenveränderlichem Material. In 4 ist weiterhin angedeutet, dass mit der Beaufschlagung der Wandlerlelemente 8 aus piezoelektrischem Material über die Elektroden 9 und 10 nicht nur statische Lageverschiebungen zwischen den Anschlusselementen 2 und 3 hervorgerufen werden können, sondern auch Schwingungen. Konkret ist dies in 4 durch einen Wechselspannungsgenerator 12 angedeutet, der die Elektroden 9 und 10 mit einer Wechselspannung beaufschlagt. Die Schwingung zwischen den Anschlusselementen 2 und 3 können als Gegenschwingungen für eine aktive Dämpfung einer übergeordneten Struktur eingesetzt werden.In the embodiment of the component 1 according to the 1 to 3 become the converter elements 8th applied with an electrical field, which is transverse to the respective honeycomb wall 5 extends. Accordingly, the electrodes, not shown there separately, between which the electric field is built up, are to be attached parallel to the honeycomb walls. But it is also the in 4 given possibility given the electrodes 9 and 10 above and below the honeycomb structure 4 attached, ie parallel to the honeycomb plane 11 which according to the side view 4 does not coincide with the drawing level. When using a transverse effect of the piezoelectric material of the transducer elements 8th can also expand the honeycomb structure in this way 4 in the honeycomb plane 11 and thus a linear movement between the connection elements 2 and 3 in the x direction. However, it is difficult in the transverse direction to the honeycomb plane 11 aligned electric field on such honeycomb walls 5 to focus on the uniaxial length change of the honeycomb structure 4 would be of particular interest. But it is easily possible, just these honeycomb walls 5 from converter elements 8th train and the other honeycomb walls 5 made of non-variable material. In 4 it is also indicated that with the application of the converter elements 8th made of piezoelectric material over the electrodes 9 and 10 not just static shifts in position between the connection elements 2 and 3 can be caused, but also vibrations. Specifically, this is in 4 through an AC voltage generator 12 indicated the electrodes 9 and 10 supplied with an alternating voltage. The vibration between the connection elements 2 and 3 can be used as counter-vibrations for active damping of a higher-level structure.

5 skizziert einen Fall, in dem eine wabenförmige Struktur 4, die beispielsweise gemäß 4 mit parallel zu der hier wieder mit der Zeichenebene zusammenfallenden Wabenebene angeordneten Elektroden mit einem elektrischen Feld beaufschlagt wird, allseitig von einer übergeordneten Struktur 13 umgeben ist. Bei einer Längenänderung aller Wabenwandungen 5, die entsprechend sämtlich als Wandlerelemente 8 ausgebildet sind, übt die wabenförmige Struktur 4 allseitig Druck auf die sie umgebende übergeordnete Struktur 13 aus. Auch hierdurch können Schwingungen durch gegenphasige Ansteuerung der Wandlerelemente 8 aktiv unterdrückt werden. Die Ansteuerung der Wandlerelemente kann aber auch zu einer generellen Steifigkeitsänderung bzw. Eigenfrequenzverschiebung der übergeordneten Struktur 13 eingesetzt werden. 5 outlines a case in which a honeycomb structure 4 which, for example, according to 4 an electrode is applied to electrodes arranged parallel to the honeycomb plane, which coincides with the plane of the drawing, on all sides by a superordinate structure 13 is surrounded. When changing the length of all honeycomb walls 5 , all of which are used as transducer elements 8th trained, the honeycomb structure 4 pressure on all sides on the surrounding structure 13 out. This can also cause vibrations by controlling the converter elements in opposite phases 8th be actively suppressed. The control of the transducer elements can also result in a general change in stiffness or natural frequency shift of the higher-level structure 13 be used.

6 skizziert wie 5 eine wabenförmige Struktur 4, die allseitig von einer übergeordneten Struktur 13 umgeben ist. Hier wird verdeutlicht, wie durch selektive Ansteuerung der Wandlerelemente 8, die die Wabenwandungen 5 ausbilden, eine Rotation einer inneren Wabenzelle 6' gegenüber der übergeordneten Struktur 13 hervorgerufen werden kann. Es versteht sich, dass umgekehrt die Wandlerelemente 8 auch als Sensoren aus piezoelektrischem Material ausgebildet sein können, wobei keine äußere Spannung bzw. kein äußeres elektrisches Feld angelegt sondern abgegriffen wird, um eine solche Rotation passiv zu detektieren. Die dabei erfassbaren Spannungswerte an den einzelnen Wandlerelementen ermöglichen es, Verformungen der wabenförmigen Struktur 4 feinfühlig zu erfassen, und damit auch auf die wirkenden Verformungskräfte rückzuschließen. Dies gilt im Übrigen nicht nur für die Ausführungsform des Bauteils 1 gemäß 6 sondern auch für alle anderen hier beschriebenen Ausführungsformen. 6 outlines how 5 a honeycomb structure 4 that on all sides of a superordinate structure 13 is surrounded. Here it is made clear how selective control of the converter elements 8th that the honeycomb walls 5 form a rotation of an inner honeycomb cell 6 ' towards the parent structure 13 can be caused. It is understood that conversely the transducer elements 8th can also be designed as sensors made of piezoelectric material, whereby no external voltage or external electrical field is applied but tapped to passively detect such a rotation. The voltage values that can be determined on the individual transducer elements enable deformations of the honeycomb structure 4 sensitive to grasp, and thus to draw conclusions about the acting deformation forces. Incidentally, this applies not only to the embodiment of the component 1 according to 6 but also for all other embodiments described here.

7 skizziert eine bevorzugte Ausführungsform der wabenförmigen Struktur 4. Um die elastische Verformbarkeit der wabenförmigen Struktur 4 auf die Wabenwandungen 5 zu konzentrieren, sind die Knotenbereiche 7, in denen die Wabenwandungen miteinander verbunden sind, verdickt, d.h. gegenüber Winkeländerungen zwischen den Wabenwandungen 5 ausgesteift. Sämtliche Verformungen der wabenförmigen Struktur 4 wirken sich damit unmittelbar auf die Wabenwandungen 5 aus. Dort angeordente Wandlerelemente, oder gar Wandlerelemente, die die Wabenwandungen 5 selbst ausbilden, bekommen also jede Verformung der wabenförmigen Struktur 4 unmittelbar mit. 7 outlines a preferred embodiment of the honeycomb structure 4 , The elastic deformability of the honeycomb structure 4 on the honeycomb walls 5 to focus on are the node areas 7 , in which the honeycomb walls are connected to one another, thickened, that is to say in relation to changes in the angle between the honeycomb walls 5 stiffened. All deformations of the honeycomb structure 4 thus have a direct effect on the honeycomb walls 5 out. Transducer elements arranged there, or even transducer elements, which form the honeycomb walls 5 train yourself, so get any deformation of the honeycomb structure 4 immediately with.

In 8 ist skizziert, wie die eine Wabenzelle 6 begrenzenden Wabenwandungen 5 bei einer einachsigen Zugbelastung der wabenförmigen Struktur 4 verformt werden, wenn die Zugbelastung senkrecht zu einem Paar von parallelen, einander über den Mittelpunkt der Wabenzelle 6 gegenüberliegenden Wabenwandungen 5 verläuft. Die senkrecht zu der Zugbeanspruchung verlaufenden Wabenwandungen 5 bleiben nahezu unverformt. Bei den vier anderen Wabenwandungen 5 zeigt sich eine S-förmige Deformation, welche in 4 aber nur ansatzweise zu erkennen ist. Um die Deformationen der Wabenzelle 6 und ihrer Wabenwandungen 5 deutlicher werden zu lassen, ist in 8 ein regelmäßiges Sechseck innerhalb der Wabenzelle 6 wiedergegeben.In 8th is sketched like a honeycomb cell 6 bounding honeycomb walls 5 with a uniaxial tensile load on the honeycomb structure 4 be deformed when the tensile load is perpendicular to a pair of parallel, one above the other the center of the honeycomb cell 6 opposite honeycomb walls 5 runs. The honeycomb walls perpendicular to the tensile stress 5 remain almost undeformed. With the four other honeycomb walls 5 shows an S-shaped deformation, which in 4 but is only partially recognizable. About the deformations of the honeycomb cell 6 and their honeycomb walls 5 is to be made clearer in 8th a regular hexagon inside the honeycomb cell 6 played.

Dies ist auch in 9 der Fall, die die Auswirkungen einer Zugbelastung auf die wabenförmige Struktur 4 zwischen zwei einander über den Mittelpunkt der Wabenzelle 6 gegenüberliegenden Knotenbereichen 7 skizziert. Hier bleiben die in Richtung der Zugbelastung verlaufenden Wabenwandungen 5 nahezu unverformt. Verformt werden hingegen die vier anderen Wabenwandungen und zwar auch wieder S-förmit, was auf die steife Anbindung der Wabenwandungen an die Knotenbereiche 7 zurückzuführen ist. Die Anordnung der Wandlerlemente 8 an den Wabenwandungen 5 kann auf diese primäre S-förmige Verformung der Wabenwandungen 5 angepasst werden. So können beispielsweise in der Richtung zwischen zwei benachbarten Knotenbereichen 7 verschiedene Wandlerelemente mit verschiedenen ansteuerbaren Längenänderungen aufeinander abfolgen. Außerdem können auch auf den beiden Seiten derselben Wabenwandung 5 unterschiedlich Längenänderungen provoziert werden.This is also in 9 the case that the impact of tensile load on the honeycomb structure 4 between two over the center of the honeycomb cell 6 opposite node areas 7 outlined. The honeycomb walls running in the direction of the tensile load remain here 5 almost undeformed. The four other honeycomb walls, on the other hand, are deformed, and again S-förmit, which indicates the rigid connection of the honeycomb walls to the node areas 7 is due. The arrangement of the converter elements 8th on the honeycomb walls 5 can on this primary S-shaped deformation of the honeycomb walls 5 be adjusted. For example, in the direction between two neighboring node areas 7 Sequence different transducer elements with different controllable changes in length. In addition, the same honeycomb wall can also be on both sides 5 different length changes are provoked.

Die 8 und 9 lassen auch deutlich werden, dass eine wabenförmige Struktur 4 in der Wabenebene niemals isotrop ist. Es gibt zwei unterschiedliche Hauptrichtungen, die den Richtungen der Zugbelastungen in den beiden Figuren entsprechen. Die fehlende Isotropie der wabenförmigen Struktur 4 ist jedoch nicht als Nachteil, sondern als zusätzlich zur Verfügung stehende Variable für die Anpassung der Struktur 4 an konkrete Anwendungen des Bauteils 1.The 8th and 9 also make it clear that a honeycomb structure 4 is never isotropic in the honeycomb plane. There are two different main directions that correspond to the directions of the tensile loads in the two figures. The lack of isotropy in the honeycomb structure 4 is not, however, a disadvantage, but rather an additional variable available for adapting the structure 4 to specific applications of the component 1 ,

Aus 10 geht ein weiterer Vorteil der wabenförmigen Struktur 4 bei ihrer Verwendung als Sensor oder Aktuator hervor. In 10 ist die Impedanz einer wabenförmigen Struktur 4 über ihrer Frequenz aufgetragen. Dabei sind der Betrag und die Phase wiedergegeben. Deutlich zu sehen ist, dass die Impedanz kein stark lokalisiertes Minimum hat, wie dies beispielsweise bei einem Biegebalken im Bereich dessen Eigenfrequenz der Fall ist, dessen Impedanz als Vergleich in 11 mit einer gegenüber 10 stark vergrößerten Skalierung aufgetragen ist. Vielmehr gibt es einen verbreiterten Bereich mit kleiner Impedanz der wabenförmigen Struktur 4. So wird eine Impedanzanpassung an vorhandene übergeordnete Strukturen vereinfacht. Daneben ist entscheidend, dass der Frequenzbereich der geringen Impedanzen trotz der geringen Eigenmasse der wabenförmigen Struktur 4 relativ niedrig liegt. Dies ist aber aus den 10 und 11 nicht unmittelbar entnehmbar.Out 10 Another advantage of the honeycomb structure goes 4 when used as a sensor or actuator. In 10 is the impedance of a honeycomb structure 4 plotted against their frequency. The amount and phase are shown. It can be clearly seen that the impedance does not have a strongly localized minimum, as is the case, for example, with a bending beam in the region of its natural frequency, the impedance of which is compared in 11 with one opposite 10 greatly enlarged scaling is applied. Rather, there is a widened area with low impedance of the honeycomb structure 4 , This simplifies impedance matching to existing higher-level structures. It is also crucial that the frequency range of the low impedances despite the low weight of the honeycomb structure 4 is relatively low. But this is from the 10 and 11 not immediately removable.

Die bisherigen Ausführungsbeispiele des neuen Bauteils konzentrierten sich auf das Erfassen und Hervorrufen von Verformungen bzw. Relativbewegungen in einer Ebene, nämlich der Wabenebene 11 der wabenförmigen Struktur 4. Es ist jedoch auch eine dreidimensionale Verformung der wabenförmigen Struktur 4 bei dem neuen Bauteil 1 möglich. Dies ist in den 12 – 15 skizziert. 12 zeigt eine sattelförmig deformierte wabenförmige Struktur 4, bei der die einzelnen Wabenzellen und Wabenwandungen nicht aufgelöst sind. Diese Sattelform der wabenförmigen Struktur 4 ergibt sich durch Umbiegen der Struktur 4 in Richtung der Pfeile M. Durch diese primäre Umbiegung wird eine sekundäre Umbiegung in Richtung der punktierten Pfeile N induziert. Dies ist mit einer markanten Verformung der Wabenzellen an der Oberseite und der Unterseite der Wabe verbunden, welche entlang von zwei Schnittlinien B-B und A-A in den 14 und 15 dargestellt ist und die in 13 noch einmal am Beispiel einer Wabenzelle 6 wiedergegeben ist.The previous exemplary embodiments of the new component focused on the detection and generation of deformations or relative movements in one plane, namely the honeycomb plane 11 the honeycomb structure 4 , However, it is also a three-dimensional deformation of the honeycomb structure 4 with the new component 1 possible. This is in the 12 - 15 outlined. 12 shows a saddle-shaped deformed honeycomb structure 4 , in which the individual honeycomb cells and honeycomb walls are not dissolved. This saddle shape of the honeycomb structure 4 results from bending the structure 4 in the direction of arrows M. This primary bend induces a secondary bend in the direction of the dotted arrows N. This is associated with a striking deformation of the honeycomb cells on the top and bottom of the honeycomb, which along two cutting lines BB and AA in the 14 and 15 is shown and which in 13 once again using the example of a honeycomb cell 6 is reproduced.

13 zeigt Deformationen des Umfangs einer Wabenzelle 6 an der Oberseite (6') und an der Unterseite (6'') der wabenförmigen Struktur 4 gemäß 12. Diese Deformationen lassen sich aus 14 und 15, den Schnitten entlang der Linien B-B und A-A, nachvollziehen. Die in 13 dargestellten Deformationen der Wabenzellen 6 an der Oberseite und der Unterseite der wabenförmigen Struktur 4 sind zwingend mit Verwerfungen oder lokalen Biegungen und Dehnungen der Wabenwandungen 5 verbunden, da nur so die unterschiedlichen Umrisse der Wabenzellen 6 an der Oberseite und der Unterseite der sattelförmig deformierten Struktur 4 gemäß 13 ausgebildet werden können. Dies bedeutet, dass an den Wabenwandungen 5 vorgesehene Wandlerelemente verwendet werden können, um die sattelförmige Deformation der wabenförmigen Struktur 4 zu erfassen. Durch gezielte Anordnung der Wandlerelemente an den Wabenwandungen 5 und ihre gezielte Ansteuerung kann die sattelförmige Deformation der wabenförmigen Struktur 4 aber auch willkürlich hervorgerufen oder umgekehrt gezielt unterdrückt werden, wenn äußere Kräfte in Richtung der Pfeile M oder N wirken. 13 shows deformations of the circumference of a honeycomb cell 6 at the top ( 6 ' ) and at the bottom ( 6 '' ) of the honeycomb structure 4 according to 12 , These deformations can be avoided 14 and 15 , the cuts along lines BB and AA. In the 13 shown deformations of the honeycomb cells 6 on the top and bottom of the honeycomb structure 4 are imperative with warping or local bending and expansion of the honeycomb walls 5 connected, because only then the different outlines of the honeycomb cells 6 on the top and bottom of the saddle-shaped deformed structure 4 according to 13 can be trained. This means that on the honeycomb walls 5 provided transducer elements can be used to the saddle-shaped deformation of the honeycomb structure 4 capture. Through targeted arrangement of the transducer elements on the honeycomb walls 5 and their targeted control can cause the saddle-shaped deformation of the honeycomb structure 4 but can also be caused arbitrarily or, conversely, specifically suppressed if external forces act in the direction of the arrows M or N.

0101

Bauteilcomponent

0202

Anschlusselementconnecting element

0303

Anschlusselementconnecting element

0404

wabenförmige Strukturhoneycomb structure

0505

WabenwandungWabenwandung

0606

Wabenzellehoneycomb cell

0707

Knotenbereichnode region

0808

Wandlerelementtransducer element

0909

Elektrodeelectrode

1010

Elektrodeelectrode

11 11

Wabenebenehoneycomb level

1212

WechselspannungsgeneratorAC voltage generator

1313

umgebende Struktursurrounding structure

Claims (10)

Als Sensor und/oder Aktuator einsetzbares elastisches Bauteil, mit einer elastisch verformbaren Struktur und mit an der Struktur angeordneten oder in die Struktur integrierten Wandlerelementen zur Umsetzung einer elastischen Verformung der Struktur in ein abgreifbares Messsignal und/oder zur Umsetzung eines zuführbaren Ansteuersignals in eine elastische Verformung der Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Struktur (4) wabenförmig ist, wobei jede von mehreren in einer Wabenebene (11) nebeneinander angeordneten Wabenzellen (6) durch sechs Wabenwandungen (5) begrenzt und von ihr benachbarten sechs Wabenzellen (6) getrennt ist und wobei jeweils drei der Wabenwandungen (5) zwischen drei einander benachbarten Wabenzellen (6) in einem senkrecht zu der Wabenebene (11) verlaufenden Knotenbereich (7) miteinander verbunden sind, und dass die Wandlerelemente (8) im Bereich von mehreren der Wabenwandungen (5) vorgesehen sind.Elastic component that can be used as a sensor and / or actuator, with an elastically deformable structure and with transducer elements arranged on the structure or integrated in the structure for converting an elastic deformation of the structure into a measurement signal that can be picked up and / or for converting a feedable control signal into an elastic deformation the structure, characterized in that the elastically deformable structure ( 4 ) is honeycomb-shaped, each of several in a honeycomb plane ( 11 ) honeycomb cells arranged side by side ( 6 ) through six honeycomb walls ( 5 ) bounded by six neighboring honeycomb cells ( 6 ) is separated and three of the honeycomb walls ( 5 ) between three adjacent honeycomb cells ( 6 ) perpendicular to the honeycomb plane ( 11 ) extending node area ( 7 ) are interconnected and that the transducer elements ( 8th ) in the area of several of the honeycomb walls ( 5 ) are provided. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wandlerelement (8) eine Längenänderung der ihm zugeordneten Wabenwandung (5) in der Wabenebene (11) misst und/oder auf eine solche Längenänderung ansteuerbar ist.Component according to claim 1, characterized in that at least one transducer element ( 8th ) a change in length of the honeycomb wall assigned to it ( 5 ) in the honeycomb plane ( 11 ) measures and / or can be controlled for such a change in length. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wandlerelement (8) eine Scherungsverformung oder Biegung der ihm zugeordneten Wabenwandung (5) in der Wabenebene (11) misst und/oder auf eine solche Scherungsverformung oder Biegung ansteuerbar ist.Component according to claim 1 or 2, characterized in that at least one transducer element ( 8th ) a shear deformation or bending of the associated honeycomb wall ( 5 ) in the honeycomb plane ( 11 ) measures and / or can be controlled on such a shear deformation or bending. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wandlerelement (8) eine Schubverformung oder Biegung der ihm zugeordneten Wabenwandung (5) aus der Wabenebene (11) misst und/oder auf eine solche Schubverformung oder Biegung ansteuerbar ist.Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one transducer element ( 8th ) a shear deformation or bending of the honeycomb wall assigned to it ( 5 ) from the honeycomb level ( 11 ) measures and / or can be controlled for such a shear deformation or bending. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Wabenwandung (5) ein Wandlerelement (8) außermittig angeordnet ist.Component according to one of claims 1 to 4, characterized in that on at least one honeycomb wall ( 5 ) a transducer element ( 8th ) is arranged off-center. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Wabenwandung (5) mehrere Wandlerelemente (8) vorgesehen sind.Component according to one of claims 1 to 5, characterized in that on at least one honeycomb wall ( 5 ) several transducer elements ( 8th ) are provided. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wandlerelemente (8) ein piezoelektrisches, ein photo-ferroelektrisches, ein elektrostriktives oder ein magnetostriktives Material oder eine Formgedächtnislegierung oder ein -polymer aufweist.Component according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the transducer elements ( 8th ) comprises a piezoelectric, a photo-ferroelectric, an electrostrictive or a magnetostrictive material or a shape memory alloy or a polymer. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Elektroden (9, 10) für ein piezoelektrisches Wandlerelement (8) parallel zu der Wabenebene (11) angeordnet sind.Component according to claim 7, characterized in that electrodes ( 9 . 10 ) for a piezoelectric transducer element ( 8th ) parallel to the honeycomb plane ( 11 ) are arranged. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Elektroden für ein piezoelektrisches Wandlerelement (8) parallel zu der jeweiligen Wabenwandung (5) angeordnet sind.Component according to claim 7, characterized in that electrodes for a piezoelectric transducer element ( 8th ) parallel to the respective honeycomb wall ( 5 ) are arranged. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenbereiche (7) der Wabenwandungen (5) gegenüber einer Veränderung der Winkel zwischen den Wabenwandungen (5) ausgesteift sind.Component according to one of claims 1 to 9, characterized in that the node regions ( 7 ) the honeycomb walls ( 5 ) against a change in the angle between the honeycomb walls ( 5 ) are stiffened.