轉速傳感器的製造方法
2023-06-08 01:27:11
轉速傳感器的製造方法
【專利摘要】提出一種轉速傳感器，其中轉速傳感器的第一科裡奧利質量具有第一和第二分區，轉速傳感器的第二科裡奧利質量具有第三和第四分區，在第一分區對面設置與其構成第一電容的第一電極，在第二分區對面設置與其構成第二電容的第二電極，在第三分區對面設置與其構成第三電容的第三電極，在第四分區對面設置與其構成第四電容的第四電極，第一和第二科裡奧利質量在襯底或驅動裝置上的連接和各電極的布置和構造使得在圍繞第一方向的旋轉加速度下通過各分區的與探測方向平行的偏轉或對各分區的與探測方向平行的力作用引起的第一和第三電容以及第二和第四電容的變化或者第一和第二電容以及第三和第四電容的變化相互補償。
【專利說明】轉速傳感器
【技術領域】
[0001]本發明從根據獨立權利要求的前序部分所述的轉速傳感器出發。
【背景技術】
[0002]由現有技術已知了轉速傳感器。例如由出版文獻W003064975A1公開了一種具有兩個振動質量元件的轉速傳感器。用於測量圍繞與傳感器的襯底的主延伸平面平行的方向的轉速的微機械轉速傳感器通常藉助平面振動的質量實現或作為在平面內轉動的質量實現，其在出現圍繞與主延伸平面平行的方向的旋轉運動的情況下在探測方向上——即與主延伸平面垂直地經受科裡奧利力。所述科裡奧利力在此或者通過位置反向調節所需的靜電反作用力(閉環調節)求得或者例如通過由至襯底的距離變化引起的電容變化來測量(開環運行)。典型地，這種已知的轉速傳感器具有兩個能夠振動的質量(分振動器)，其被驅動成反平行模式。在存在轉速的情況下通過科裡奧利力激勵反平行的探測振動，電容式地檢測所述探測振動並且藉助分析處理電子電路將其換算成轉速。現有技術是，分振動器由驅動振動器和科裡奧利振動器構造。驅動振動器僅僅參與驅動振動而不參與探測振動。科裡奧利振動器不僅參與驅動振動而且參與探測振動。除科裡奧利力以外，對於實際相關的使用情況存在其他的力，傳感器或傳感器的部件經受所述其他的力並且所述其他的力同樣可以引起信號或者可以使分配給科裡奧利力的信號失真，尤其是由線性加速度和由旋轉加速度引起的慣性力。這些力的出現不利地導致運行中的誤差信號，因為例如圍繞靈敏軸的轉動振動形式的旋轉加速度直接導致轉速信號。尤其當以驅動轉速傳感器的頻率與科裡奧利力同相地進行轉動振動時，導致特別大的可幹擾性。
【發明內容】
[0003]因此，本發明的任務是，提供一種轉速傳感器和一種用於運行轉速傳感器的方法，其不具有現有技術的缺點並且不僅對與探測方向平行的線性加速度而且對根據轉速傳感器的靈敏方向的旋轉加速度不靈敏。
[0004]根據本發明的根據獨立權利要求的轉速傳感器相對於現有技術具有以下優點:其對關於圍繞與第一方向相應的方向(即與轉速傳感器的靈敏方向或者測量方向相應的那個方向)旋轉的旋轉加速度形式的和與轉速傳感器的探測方向平行的線性加速度形式的幹擾加速度不靈敏，或者這種幹擾加速度的影響與實際上待探測的、圍繞相應方向的轉速的影響可能不同。根據本發明，科裡奧利質量被如此構造或連接(在襯底上或驅動裝置上)並且第一、第二、第三和第四電極被如此構造，使得在圍繞靈敏方向、即圍繞第一方向的轉速加速度的情況下通過科裡奧利質量的第一、第二、第三和第四分區的偏轉或對科裡奧利質量的第一、第二、第三和第四分區的力作用在與探測方向平行的方向上引起的
[0005]-或者第一和第二電容的變化以及第二和第四電容的變化
[0006]-或者第一和第二電容的變化以及第三和第四電容的變化
[0007]相互補償。由此可以以有利的方式通過轉速傳感器(以科裡奧利質量在襯底上或在驅動裝置上懸掛或連接的形式和以第一、第二、第三和第四電極的構造的形式)的機械構造並且通過轉速傳感器(以在第一、第二、第三和第四分區的偏轉或對第一、第二、第三和第四分區的力作用的情況下第一、第二、第三和第四電容的電容變化的最終得到的測量信號的形式)引起:旋轉加速度甚至對待分析處理的測量信號沒有影響或者僅僅以很受抑制的形式影響所述測量信號。
[0008]根據本發明，轉速傳感器如此構造，使得探測到圍繞與襯底的主延伸平面平行地延伸的第一方向的轉速(也就是說，在感器或感器的情況下，因此在其敏感方向是圍繞與主延伸平面平行地延伸的第一方向的轉動的轉速傳感器的情況下)。在這種情況下，驅動裝置如此設置，使得其與垂直於第一方向延伸的驅動方向平行地驅動第一科裡奧利質量和第二科裡奧利質量，其中所述驅動方向同樣與主延伸平面平行地延伸。然後，探測方向與主延伸平面垂直地延伸。
[0009]本發明的構型和擴展方案由從屬權利要求以及參考附圖的描述得出。
[0010]根據本發明的一種優選擴展方案規定，驅動裝置具有第一驅動元件和第二驅動元件，其中所述第一驅動元件與驅動方向平行地驅動第一科裡奧利質量，其中第二驅動元件與驅動方向平行地驅動第二科裡奧利質量，其中第一科裡奧利質量配置成相對於第一驅動元件圍繞與第一方向平行的第一傾覆軸可傾覆，其中第二科裡奧利質量相對於第二驅動元件圍繞與第一方向平行的第二傾覆軸可傾覆。由此有利地可能的是，特別好地補償進行幹擾的旋轉加速度、尤其是具有驅動振動的頻率範圍內的頻率分量的旋轉加速度的影響並且因此使其與相應的轉速相區分。
[0011]根據本發明的另一優選擴展方案規定，
[0012]-對於與第一科裡奧利質量的主延伸平面平行的每面積單元，第一分區和第二分區具有不同的質量，並且對於與第二科裡奧利質量的主延伸平面平行的每面積單元，第三分區和第四分區具有不同的質量，或者
[0013]-第一科裡奧利質量的與主延伸平面平行的每面積單元的質量隨著距轉速傳感器的平行於第一方向延伸的對稱軸的距離的增加而下降(尤其是與距對稱軸的距離的平方成反比)，並且第二科裡奧利質量的與主延伸平面平行的每面積單元的質量隨著距轉速傳感器的平行於第一方向延伸的對稱軸的距離的增加而下降。由此根據本發明有利地可能的是，對於一方面是旋轉加速度而另一方面是轉速的情況引起不同的運動行為或不同的偏轉或對第一和第二科裡奧利質量的第一和第三分區或對第二和第四分區的不同的力作用，從而在與第一、第二、第三和第四電極的電極布置的實施的相互作用中產生旋轉加速度的影響(在測量信號中)的抑制和補償。
[0014]根據本發明的另一優選擴展方案規定，
[0015]-在圍繞第一方向的旋轉加速度的情況下，第一分區和第三分區的(與探測方向平行的)偏轉或力作用比第二分區和第四分區的(與探測方向平行的)偏轉或力作用更大，並且與第一電極和第三電極的主延伸平面平行的面比與第二電極和第四電極的主延伸平面平行的面更小，或者
[0016]-在圍繞第一方向的旋轉加速度的情況下，第一分區、第二分區、第三分區和第四分區的(與探測方向平行的)偏轉或力作用大小相同，並且與第一電極、第二電極、第三電極和第四電極的主延伸平面平行的面大小相同。[0017]由此，根據本發明以有利的方式可能的是，在測量信號中補償旋轉加速度的影響。
[0018]根據本發明的另一優選擴展方案規定，第一科裡奧利質量與第一驅動元件藉助第一扭轉懸掛裝置在第一傾覆軸的區域中連接，並且第二科裡奧利質量與第二驅動元件藉助第二扭轉懸掛裝置在第二傾覆軸的區域中連接。由此，根據本發明有利地可能的是，可實現轉速傳感器的特別簡單但穩健的機械結構。
[0019]根據另一優選擴展方案規定，
[0020]-驅動裝置被配置用於在驅動方向上分別彼此反向地驅動第一科裡奧利質量和第二科裡奧利質量，或者
[0021]-驅動裝置具有驅動框架，其中驅動框架具有四個角形元件，其在框架的角部中可轉動偏轉地連接在襯底上，其中角形元件中的各兩個彼此通過U形的彈簧元件彼此連接。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]在附圖中示出和在隨後的描述中詳細解釋本發明的實施例。
[0023]圖1作為根據現有技術的Qy傳感器分別示出傳統的轉速傳感器的原理示圖；
[0024]圖2至5示出根據本發明的轉速傳感器的不同的實施變型方案。
[0025]在不同的附圖中，相同的部分總是標有相同的參考標記並且因此通常分別也僅命名或提到一次。
【具體實施方式】
[0026]圖1中示出傳統的、尤其是微機械地製造的轉速傳感器100的原理示圖，其設置用於檢測圍繞第一方向OR (在Qy傳感器的圖1和2的示例中這相應於y軸)的轉速並且在襯底101上實現，所述襯底具有主延伸平面110並且對於傳感器或者轉速傳感器也預給定所述主延伸平面。這種轉速傳感器包括兩個能夠振動的質量(分振動器)，其以反平行模式沿著與第一方向OR垂直的驅動方向AR (在圖1的示例中這相應於X軸)被驅動。在存在轉速的情況下，通過科裡奧利力激勵反平行的探測振動(與探測方向DR平行，所述探測方向不僅與第一方向OR垂直而且與驅動方向AR垂直)，所述探測振動被電容式地檢測並且藉助分析處理電子電路換算成轉速。襯底101與主延伸平面110僅僅在附圖1中繪出，但在所有附圖1至5中同樣存在，因為所有這些附圖表示傳感器結構的俯視圖，也就是說，繪圖平面相應於主延伸平面110。傳統上，轉速傳感器的這種分振動器包括作為驅動裝置I的驅動振動器和作為第一科裡奧利質量5的科裡奧利振動器。另一個分振動器包括第二科裡奧利質量5』。驅動裝置I包括第一驅動元件12和第二驅動元件12』並且與驅動方向AR平行地(並且根據反平行的振動模式)藉助第一驅動元件12驅動第一科裡奧利質量5並且藉助第二驅動元件驅動第二科裡奧利質量5』。
[0027]在根據圖1的轉速傳感器中，驅動振動器藉助彈簧2通過錨點3錨定在襯底101上。彈簧2是U形的並且沿著X方向(在所述示例中相應於驅動方向AR)是軟的。沿著y方向(在所述示例中相應於第一方向0R)彈簧是硬的。沿著z方向(在所述示例中相應於探測方向DR)彈簧同樣設計為硬的，其方式是，層厚度設置得比梁寬更大。尤其藉助於叉指結構(Interdigitalstrukturen)(未示出)以其固有頻率靜電諧振地驅動所述驅動裝置I。箭頭4指向驅動運動的方向，其中分振動器——即第一和第二科裡奧利質量5、5』相對彼此反相地振動，也就是說，當另一個分振動器至少部分地朝正X方向運動時，一個分振動器至少部分地朝負X方向運動，或者相反。通過耦合彈簧6，第一或第二科裡奧利質量5、5』與驅動裝置I連接，從而第一和第二科裡奧利質量5、5』不僅可以執行驅動運動4而且可以執行探測運動8。沿著z軸的探測運動基於科裡奧利加速度或者科裡奧利力實現，所述科裡奧利加速度或者科裡奧利力由圍繞I軸的轉速Qy和沿著X軸的速度Vx根據FCOTilis=2*m*VxXQy (矢量叉積)得出。藉助第一和第二科裡奧利質量5、5』之間的耦合結構7，不僅耦合兩個分振動器的驅動運動而且耦合兩個分振動器的探測運動。探測電極(未示出)例如位於襯底101上第一和第二科裡奧利質量5、5』下方。
[0028]傳統的轉速傳感器可以由結構決定地具有加速度靈敏度和旋轉加速度靈敏度。這意味著，例如圍繞靈敏軸(第一方向0R，在本示例中，y軸)的轉動振動形式的旋轉加速度直接導致轉速信號。尤其當以頻率fA (以所述頻率匕驅動轉速傳感器)並且與科裡奧利力同相地進行轉動振動時，導致特別大的可幹擾性。圍繞第一方向OR (在此，y軸)的旋轉加速度同樣導致典型地與科裡奧利力不可區別的等效的力。此外，沿著探測方向DR的線性加速度(在此，z軸)導致第一和第二科裡奧利力質量5、5』沿著探測方向DR (在本示例中，z軸)的不期望的偏轉或者對第一和第二科裡奧利力質量5、5』沿著探測方向DR (在本示例中，z軸)的力作用。
[0029]根據圖2至5，以轉速傳感器100的俯視圖示意性地示出根據本發明的轉速傳感器100的第一實施變型方案(圖2)、第二實施變型方案(圖3)、第三實施變型方案(圖4)和第四實施變型方案(圖5 )，也就是說，繪圖平面相應於主延伸平面110。根據本發明，在所有實施變型方案中規定，第一科裡奧利質量5具有第一分區9和第二分區10，並且第二科裡奧利質量5』具有第三分區9』和第四分區10』。相對於轉速傳感器100的關於科裡奧利質量5、5』與第一方向OR平行地延伸的對稱軸，第一和第三分區9、9』設置得比第二和第四分區10、10』更遠離與第一方向OR平行地延伸的對稱軸。第一(尤其是相對於錨點或襯底位置固定地、優選與襯底固定連接的)電極E9與第一分區9 一起構成第一電容並且設置在第一分區9的對面(例如在所述分區下面、上面或下面和上面和/或旁邊)。第二 (尤其是相對於錨點或襯底位置固定地、優選與襯底固定連接的)電極ElO與第二分區10 —起構成第二電容並且設置在第二分區10的對面。第三(尤其是相對於錨點或襯底位置固定地、優選與襯底固定連接的)電極E9』與第三分區9』 一起構成第三電容並且設置在第三分區9』的對面。第四(尤其是相對於錨點或襯底位置固定地、優選與襯底固定連接的)電極E10』與第四分區10』一起構成第四電容並且設置在第四分區10』的對面。這些電極尤其互聯成總電容CP和CN並且優選構成差CP-CN。現在基於第一和第二科裡奧利質量5、5』的根據本發明的實施(尤其基於科裡奧利質量5、5』在襯底101上或在第一和第二驅動元件12、12』上的不同連接)，與在圍繞第一方向OR的旋轉加速度的情況下基於對科裡奧利質量5、5』的第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的旋轉加速度力的力作用的配置相比，圍繞第一方向OR (在所有實施變型方案中這相應於X方向)的轉速在本發明的所有實施變型方案中基於對科裡奧利質量5、5』的第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的科裡奧利力引起力作用的不同配置。這分別根據與繪圖平面垂直的示意性箭頭示圖(連同基於探測方向(z方向)上的線性加速度az對科裡奧利質量5、5』的第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用)在圖2至5的左側部分中示出。[0030]在此，具有位於中心的點的較大的圓象徵性地表示與z方向平行(也就是說從繪圖平面出來朝向觀察者)的較大的力作用或較大的偏轉，而具有位於中心的點的較小的圓表示與z方向平行(也就是說從繪圖平面出來朝向觀察者)的較小的力作用或較小的偏轉。此外，具有十字的較大的圓象徵性地表示與z方向反平行(也就是說，離開觀察者進入繪圖平面)的較大的力作用或較大的偏轉，而具有十字的較小的圓表示與Z方向反平行(也就是說，離開觀察者進入繪圖平面)的較小的力作用或較小的偏轉。
[0031]以下列出對分區的力作用。當力作用在10%、20%或50%的偏差範圍內時，力作用在此稱為相同。
[0032]因此，在第一實施變型方案(圖2)中，在圍繞X方向(也就是說圍繞第一方向0R)的轉速?!￡的情況下，存在對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用的以下配置:對於第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』存在力作用的以下配置:對第一分區的力作用在絕對值方面和在方向方面與對第二分區的力作用相同，並且對第三分區的力作用在絕對值方面和在方向方面與對第四分區的力作用相同。對第一分區的力作用在絕對值方面與對第三分區的力作用相同並且在方向方面與對第三分區的力作用反向。力作用沿著z方向(也就是說沿著探測方向DR)定向。在圍繞X方向(也就是圍繞第一方向0R)的旋轉加速度cmx/dt的情況下，存在對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用的以下配置:對第一分區的力作用在絕對值方面與對第三分區的力作用相同並且在方向方面與對第三分區的力作用反向。對第二分區的力作用在絕對值方面與對第四分區的力作用相同並且在方向方面與對第四分區的力作用反向。對第一分區的力作用在絕對值方面比對第二分區的力作用更大並且在方向方面與對第二分區的力作用相同。力作用沿著z方向(也就是說沿著探測方向DR)定向。在與探測方向DR (z方向)平行的線性加速度的情況下，存在對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用的以下配置:對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用在絕對值和方向方面相同。力作用沿著z方向(也就是說沿著探測方向DR)定向。
[0033]因此，在第二、第三和第四實施變型方案(圖3至5)中，在圍繞X方向(也就是說圍繞第一方向0R)的轉速0!￡的情況下`，存在對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用的以下配置:
[0034]對第一分區的力作用在絕對值方面比對第二分區的力作用更小並且在方向方面與對第二分區的力作用相同，並且對第三分區的力作用在絕對值方面比對第四分區的力作用更小並且在方向方面與對第四分區的力作用相同。對第一分區的力作用在絕對值方面與對第三分區的力作用相同並且在方向方面與對第三分區的力作用反向。對第二分區的力作用在絕對值方面與對第四分區的力作用相同並且在方向方面與對第四分區的力作用反向。力作用沿著z方向(也就是說沿著探測方向DR)定向。在圍繞X方向(也就說圍繞第一方向0R)的旋轉加速度cmx/dt的情況下，存在對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用的以下配置:對第一分區的力作用在絕對值方面和在方向方面與對第二分區的力作用相同，並且對第三分區的力作用在絕對值方面和在方向方面與對第四分區的力作用相同。對第一分區的力作用在絕對值方面與對第三分區的力作用相同並且在方向方面與對第三分區的力作用反向。力作用沿著z方向(也就是說沿著探測方向DR)定向。
[0035]在與探測方向DR (z方向)平行的線性加速度的情況下，存在對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的力作用的以下配置:對第一分區的力作用在絕對值方面比對第二分區的力作用更小並且在方向方面與對第二分區的力作用相同，並且對第三分區的力作用在絕對值方面比對第四分區的力作用更小並且在方向方面與對第四分區的力作用相同。對第一分區的力作用在絕對值方面和在方向方面與對第三分區的力作用相同。對第二分區的力作用在絕對值方面和在方向方面與對第四分區的力作用相同。力作用沿著z方向(也就是說沿著探測方向DR)定向。
[0036]根據本發明規定，一方面如此設置第一和第二科裡奧利質量5、5』在襯底101或在驅動裝置I上的連接並且另一方面如此設置第一、第二、第三和第四電極E9、E10、E9』、E10』的布置和構造，使得在圍繞第一方向OR的旋轉加速度的情況下通過第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的與探測方向DR平行的偏轉或對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的與探測方向DR平行的力作用引起的或者第一和第三電容的變化以及第二和第四電容的變化或者第一和第二電容的變化以及第三和第四電容的變化相互補償。根據本發明，由此以有利的方式保證，圍繞靈敏的第一方向OR的旋轉加速度(尤其是在激勵頻率或驅動頻率的頻率範圍內的旋轉加速度)不對轉速傳感器的測量信號作出貢獻或僅僅對轉速傳感器的測量信號作出很小的(或者相互補償的)貢獻。
[0037]在根據圖2的第一實施變型方案中規定，在圍繞X方向的旋轉加速度的情況下，不同強度地與z方向平行地加速第一和第二分區9、10 (與第三和第四分區9』、10』)。相應地，可以以如下方式進行分別所屬的電極E9、E10、E9』、E10』的相應分測量信號的補償:第一和第二電極E9、E10和第三和第四電極E9』和E10』不同地構造，尤其(關於其與主延伸平面110平行的面延伸)大小不同地構造。在根據圖3、4和5的第二、第三和第四實施變型方案中分別規定，在圍繞X方向的旋轉加速度的情況下，相同強度地與z方向平行地加速第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』。相應地，可以以如下方式進行分別所屬的電極E9、E10、E9』、E10』的相應分測量信號的補償:第一、第二、第三和第四電極E9、E10、E9』和E10』相同地構造，尤其(關於其與主延伸平面110平行的面延伸)大小相同地構造。
[0038]根據圖2，科裡奧利質量5、5』分別(藉助在驅動方向上和在探測方向上軟的彈簧裝置20)對稱地連接在襯底101上。因此，第一傾覆軸11關於第一科裡奧利質量5對稱地(與X方向平行地)延伸。第二傾覆軸11』同樣關於第二科裡奧利質量5』對稱地(與X方向平行地)延伸。因此，在(圍繞X方向的)轉速的情況下，實現對科裡奧利質量5、5』的第一和第二分區9、10 (或者是第三和第四分區9』、10』 )的相同大小的力作用，而在旋轉加速度的情況下由於第一和第二分區9、9』與轉速傳感器100的平行於X方向在科裡奧利質量5、5』之間延伸的對稱軸的更大距離導致更大的力作用，所述力作用可藉助根據本發明的不同大小的電極在對電極的相應分測量信號的分析處理中本質補償。
[0039]根據圖3，科裡奧利質量5、5』分別(藉助在驅動方向上和探測方向上軟的彈簧裝置20)同樣對稱地連接在襯底101上。然而，在第二實施變型方案中規定，對於科裡奧利質量5、5』的與主延伸平面110平行的每面積單位，存在不同的質量分布，更確切地說，第二和第四分區10、10』相對於第一和第三分區9、9』具有更大的質量，或者具有科裡奧利質量
5、5』的如下質量分布:每面積單位的質量隨著距轉速傳感器100的與X方向平行地延伸的(在科裡奧利質量5、5』之間的)對稱軸的距離增加而下降。相應地，第一和第二傾覆軸11、11』關於第一科裡奧利質量5或關於第二科裡奧利質量5』非對稱地(與X方向平行地)延伸。因此，在(圍繞X方向的)轉速的情況下產生對科裡奧利質量5、5』的第一和第二分區
9、10 (或第三和第四分區9』、10』 )的不同大小的力作用，而在旋轉加速度的情況下由於第一和第三分區9、9』與轉速傳感器100的平行於X方向在科裡奧利質量5、5』之間延伸的對稱軸的更大距離(但其通過第一和第三分區9、9』中的更小質量補償)導致對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的大致相同大小的力作用，其可藉助根據本發明的相同大小的電極E9、E10、E9』、E10』在對電極的相應分測量信號的分析處理中本質補償。
[0040]根據圖5，科裡奧利質量5、5』分別非對稱地連接在襯底101上。為此在驅動方向上和在探測方向上設置軟的彈簧裝置20。此外，設置另外的傾覆彈簧裝置21，其在z方向上不是軟的並且因此引起第一和第二科裡奧利質量5、5』圍繞第一和第二傾覆軸11、11』的傾覆。相應地，第一和第二傾覆軸11、11』關於第一科裡奧利質量5或關於第二科裡奧利質量5』非對稱地(與X方向平行地)延伸。因此，在(圍繞X方向的)轉速的情況下產生對科裡奧利質量5、5』的第一和第二分區9、10 (或第三和第三分區9』、10』)的不同大小的力作用，而在旋轉加速度的情況下由於第一和第三分區9、9』與轉速傳感器100的平行於X方向在科裡奧利質量5、5』之間延伸的對稱軸的更大距離(但其通過與第一和第三分區9、9』中的相應傾覆軸11、11』的更小距離補償)導致對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的大致相同大小的力作用，其可藉助根據本發明的相同大小的電極E9、E10、E9』、E10』在對電極的相應分測量信號的分析處理中本質補償。
[0041]根據圖4，第一科裡奧利質量5藉助第一扭轉懸掛裝置13非對稱地連接在第一驅動元件12上，並且第二科裡奧利質量5』藉助第二扭轉懸掛裝置13』非對稱地連接在第二驅動元件12』上。為此，第一和第二扭轉懸掛裝置13、13』在驅動方向AR上(y方向)和在探測方向DR上被構造為硬的或相對較硬的，然而允許圍繞與第一和第二扭轉懸掛裝置13、13』平行地延伸的第一和第二傾覆軸11、11』的扭轉。這例如能夠藉助第一和第二扭轉懸掛裝置13、13』的構造實現，所述第一和第二扭轉懸掛裝置在y方向上比在z方向上構造得更寬。相應地，第一和第二傾覆軸11、11』關於第一科裡奧利質量5或關於科裡奧利質量5』非對稱地(與X方向平行地)延伸。因此，在(圍繞X方向的)轉速的情況下產生對科裡奧利質量5、5』的第一和第二分區9、10 (或第三和第三分區9』、10』)的不同大小的力作用，而在旋轉加速度的情況下由於第一和第三分區9、9』與轉速傳感器100的平行於X方向在科裡奧利質量5、5』之間延伸的對稱軸的更大距離(但其通過與第一和第三分區9、9』中的相應傾覆軸11、11』(或相應扭轉懸掛裝置13、13』 )的更小距離來補償)導致對第一、第二、第三和第四分區9、10、9』、10』的大致相同大小的力作用，其可藉助根據本發明的相同大小的電極E9、E10、E9』、E10』在對電極的相應分測量信號的分析處理中本質補償。
【權利要求】
1.一種轉速傳感器(100)，所述轉速傳感器具有襯底(101)，所述襯底具有主延伸平面(110)，所述轉速傳感器用於探測圍繞與所述主延伸平面(110)平行地延伸的第一方向(OR)的轉速，其中，所述轉速傳感器(100)具有驅動裝置(I)、第一科裡奧利質量(5)和第二科裡奧利質量(5』)，其中，所述驅動裝置(I)被配置用於與垂直於所述第一方向(OR)延伸的驅動方向(AR)平行地驅動所述第一科裡奧利質量(5)和所述第二科裡奧利質量(5』)，其中，所述第一科裡奧利質量(5 )和所述第二科裡奧利質量(5』 )在圍繞所述第一方向(0R)的轉速的情況下經受與不僅垂直於所述驅動方向(AR)而且垂直於所述第一方向(OR)延伸的探測方向(DR)平行的科裡奧利加速度，其中，所述轉速傳感器(100)關於所述科裡奧利質量(5，5』)具有與所述第一方向(0R)平行地延伸的對稱軸，其特徵在於，所述第一科裡奧利質量(5)具有第一分區(9)和第二分區(10)，所述第二科裡奧利質量(5』 )具有第三分區(9』)和第四分區(10』)，其中，所述第一分區和所述第三分區(9，9』 )設置得更遠離與所述第一方向(OR)平行地延伸的對稱軸並且所述第二分區和所述第四分區(10，10』 )設置得更靠近與所述第一方向(OR)平行地延伸的對稱軸，其中，在所述第一分區(9)的對面設置與所述第一分區(9) 一起構成第一電容的第一電極(E9)，其中，在所述第二分區(10)的對面設置與所述第二分區(10) —起構成第二電容的第二電極(E10)，其中，在所述第三分區(9』 )的對面設置與所述第三分區(9』 ) 一起構成第三電容的第三電極(E9』)，其中，在所述第四分區(10』 )的對面設置與所述第四分區(10』 ) 一起構成第四電容的第四電極(E10』)，其中，所述第一科裡奧利質量和所述第二科裡奧利質量(5，5』 )在所述襯底(101)或在所述驅動裝置(I)上的連接和所述第一電極、所述第二電極、所述第三電極和所述第四電極(E9，E10，E9』，E10』 )的布置和構造如此設置，使得在圍繞所述第一方向(OR)的旋轉加速度的情況下通過所述第一分區、所述第二分區、所述第三分區和所述第四分區(9，10，9』，10』 )的與所述探測方向(DR)平行的偏轉或者對所述第一分區、所述第二分區、所述第三分區和所述第四分區(9，10，9』，10』 )的與所述探測方向(DR)平行的力作用引起的 -或者所述第一電容和所述第三電容的變化以及所述第二電容和所述第四電容的變化-或者所述第一電容和所述第二電容的變化以及所述第三電容和所述第四電容的變化相互補償。
2.根據權利要求1所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，所述驅動裝置(I)具有第一驅動元件(12)和第二驅動元件(12』)，其中，所述第一驅動元件(12)與所述驅動方向(AR)平行地驅動所述第一科裡奧利質量(5)，其中，所述第二驅動元件(12』 )與所述驅動方向(AR)平行地驅動所述第二科裡奧利質量(5』)，其中，所述第一科裡奧利質量(5)配置成相對於所述第一驅動元件(12)能夠圍繞與所述第一方向(OR)平行的第一傾覆軸(11)傾覆，其中，所述第二科裡奧利質量(5』)相對於所述第二驅動元件(12』 )能夠圍繞與所述第一方向(OR)平行的第二傾覆軸(11』)傾覆。
3.根據以上權利要求中任一項所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，對於與所述第一科裡奧利質量(5)的所述主延伸平面(110)平行的每面積單元，所述第一分區(9)和所述第二分區(10)具有不同的質量，並且對於與所述第二科裡奧利質量(5』 )的所述主延伸平面(110)平行的每面積單元，所述第三分區(9』)和所述第四分區(10』)具有不同的質量。
4.根據以上權利要求中任一項所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，與所述第一科裡奧利質量(5)的所述主延伸平面(110)平行的每面積單元的質量隨著距所述轉速傳感器(100)的與平行於所述第一方向(OR)延伸的對稱軸的距離的增加而下降，並且與所述第二科裡奧利質量(5』 )的所述主延伸平面(110)平行的每面積單元的質量隨著距所述轉速傳感器(100)的與平行於所述第一方向(OR)延伸的對稱軸的距離的增加而下降。
5.根據以上權利要求中任一項所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，在圍繞所述第一方向(OR)的旋轉加速度的情況下，對所述第一分區(9)和所述第三分區(9』)的一平行於所述探測方向(DR)的一力作用比對所述第二分區(10)和所述第四分區(10』 )的一平行於所述探測方向(DR)的一力作用更大，並且與所述第一電極(E9)和所述第三電極(E9』 )的所述主延伸平面(110)平行的面比與所述第二電極(ElO)和所述第四電極(E10』 )的所述主延伸平面(110)平行的面更小。
6.根據以上權利要求中任一項所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，在圍繞所述第一方向(OR)的旋轉加速度的情況下，對所述第一分區(9)、所述第二分區(10)、所述第三分區(9』)和所述第四分區(10』 )的一平行於所述探測方向(DR)的一力作用大小相同，並且平行於所述第一電極(E9)、所述第二電極(E10)、所述第三電極(E9』)和所述第四電極(E10』 )的所述主延伸平面(110)的面大小相同。
7.根據以上權利要求中任一項所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，所述第一科裡奧利質量(5)與所述第一驅動元件(12)藉助第一扭轉懸掛裝置(13)在所述第一傾覆軸(11)的區域中連接，並且所述第二科裡奧利質量(5』)與所述第二驅動元件(12』)藉助所述第二扭轉懸掛裝置(13』)在所述第二傾覆軸(11』 )的區域中連接。
8.根據以上權利要求中任一項所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，所述驅動裝置(I)被配置用於在驅動方向(AR`)上分別相互反向地驅動所述第一科裡奧利質量(5)和所述第二科裡奧利質量(5』)。
9.根據以上權利要求中任一項所述的轉速傳感器(100)，其特徵在於，所述驅動裝置(I)具有驅動框架，其中，所述驅動框架具有四個角形元件(50)，其在所述框架的角部中可轉動偏轉地連接在所述襯底(101)上，其中，所述角形元件(50)中的各兩個彼此通過U形的彈簧元件彼此連接。
【文檔編號】G01C19/56GK103512571SQ201310246606
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月20日 優先權日:2012年6月20日
【發明者】B·庫爾曼, R·舍本, D·C·邁澤爾, B·施密特, T·巴爾斯林科 申請人:羅伯特·博世有限公司