專利名稱：具有兩個敏感軸和耦合的檢測模式的微機械旋轉(zhuǎn)速率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。
背景技術(shù)：
這種旋轉(zhuǎn)速率傳感器通常是已知的。例如由文獻DE 102007054505A1已知一種旋轉(zhuǎn)速率傳感器，它具有第一和第二分結(jié)構(gòu)，這些分結(jié)構(gòu)設(shè)置在襯底的主延伸平面上方。旋轉(zhuǎn)速率傳感器具有器件，這些器件通過第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)激勵第一和第二分結(jié)構(gòu)平行于與襯底的主延伸平面平行的第一軸振蕩。此外，旋轉(zhuǎn)速率傳感器具有第一和第二科里奧利元件，它們通過科里奧利力偏移。第一和第二科里奧利元件與中心彈性元件連接。由文獻EP 1365211B1已知一種旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其敏感質(zhì)量可在兩個相互垂直的方向上偏移。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的如并列權(quán)利要求所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是: 由于第一科里奧利元件與第二科里奧利元件按照本發(fā)明通過耦合元件連接并且第一科里奧利元件和第二科里奧利元件可在兩個相互垂直方向上偏移，實現(xiàn)了第一固有干擾模式的第一固有干擾頻率與第一固有檢測模式的第一固有檢測頻率的顯著隔離以及第二固有干擾模式的第二固有干擾頻率與第二固有檢測模式的第二固有檢測頻率的顯著隔離。在第一固有干擾模式中第一和第二科里奧利元件平行于與第一軸垂直的第二軸的偏移是同向的， 并且在第一固有檢測模式中第一和第二科里奧利元件平行于第二軸的偏移是反向的。在第二固有干擾模式中第一和第二科里奧利元件平行于與第一和第二軸垂直的第三軸的偏移是同向的，并且在第二固有檢測模式中第一和第二科里奧利元件平行于第三軸的偏移是反向的。固有干擾頻率與固有檢測頻率的這種顯著隔離與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是外部的干擾加速度或直線加速度被相對強烈地抑制，使得旋轉(zhuǎn)速率傳感器具有相對低的振動靈敏度或者說具有改善的抗振性。此外有利的是，由加工引起的、旋轉(zhuǎn)速率傳感器部件的質(zhì)量或彈簧剛度與理論值的偏差對旋轉(zhuǎn)速率傳感器的最大可能實現(xiàn)的抗振性的影響相對小。本發(fā)明的有利擴展結(jié)構(gòu)和改進方案可由從屬權(quán)利要求以及參照附圖的描述得出。按照優(yōu)選的改進方案規(guī)定，第一和第二科里奧利元件通過連接彈簧元件與襯底連接。通過在襯底上的連接能夠減小這些科里奧利元件的由干擾加速度引起的平行于第二和第三軸的偏移，從而顯著地提高第一和第二固有干擾頻率。由此實現(xiàn)改善的抗振性。按照另一優(yōu)選的改進方案規(guī)定，第一分結(jié)構(gòu)平行于第二軸地設(shè)置在第二分結(jié)構(gòu)旁邊。通過平行于第二軸設(shè)置的分結(jié)構(gòu)在平行于第一軸激勵的情況下(倒轉(zhuǎn)的音叉原理) 實現(xiàn)在圍繞第二或第三軸旋轉(zhuǎn)時相對于干擾加速度、尤其是離心加速度的相對高的不敏感性。按照另一優(yōu)選的改進方案規(guī)定，第一和第二科里奧利元件構(gòu)造為框架，其中第一科里奧利元件通過彈簧元件與第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)連接，第二科里奧利元件通過另外的彈簧元件與第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)連接，其中第一科里奧利元件包圍第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)，并且第二科里奧利元件包圍第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)。通過將驅(qū)動結(jié)構(gòu)布置在構(gòu)造為框架的科里奧利元件的內(nèi)部區(qū)域中，實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)速率傳感器具有在圍繞第二或第三軸旋轉(zhuǎn)時相對于干擾加速度、尤其是離心加速度的比較高的不靈敏性，并且驅(qū)動結(jié)構(gòu)具有相對小的平行于第一和第二軸的延伸尺寸。按照另一優(yōu)選的改進方案規(guī)定，第一分結(jié)構(gòu)具有第一檢測質(zhì)量并且第二分結(jié)構(gòu)具有第二檢測質(zhì)量，其中第一和第二檢測質(zhì)量相對于與第一軸平行的運動基本上位置固定地連接在襯底上并且可平行于第二和第三軸偏移，其中第一檢測質(zhì)量通過第一檢測彈簧耦合在第一科里奧利元件上，并且第二檢測質(zhì)量通過第二檢測彈簧耦合在第二科里奧利元件上，其中第一和第二檢測彈簧平行于第二和第三軸剛性地設(shè)計。通過在驅(qū)動方向(第一軸) 上位置固定地連接檢測質(zhì)量，能夠使檢測運動在很大程度上與驅(qū)動運動脫離耦合，由此顯著地減小驅(qū)動運動與檢測運動之間的機械過響應(yīng)(減小機械轉(zhuǎn)象差)。按照另一優(yōu)選的改進方案規(guī)定，科里奧利元件構(gòu)造為擺桿(等臂桿)，其中第一科里奧利元件通過第一扭簧元件與第一分結(jié)構(gòu)連接，第二科里奧利元件通過第二扭簧元件與第二分結(jié)構(gòu)連接，其中第一扭簧元件構(gòu)成平行于主延伸平面的第一旋轉(zhuǎn)軸，第二扭簧元件構(gòu)成平行于主延伸平面的第二旋轉(zhuǎn)軸，其中第一科里奧利元件具有關(guān)于第一旋轉(zhuǎn)軸非對稱的質(zhì)量分布，第二科里奧利元件具有關(guān)于第二旋轉(zhuǎn)軸非對稱的質(zhì)量分布，第一科里奧利元件通過平行于第三軸起作用的科里奧利力可圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第二科里奧利元件通過平行于第三軸起作用的科里奧利力可圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。在將科里奧利元件設(shè)計成擺桿時通過非對稱的質(zhì)量分布能夠早在每個單個的分結(jié)構(gòu)中進行信號的差分式分析處理。此外在扭簧元件具有平行于第三軸的相對高的抗彎性時，科里奧利元件的通過由設(shè)置在科里奧利元件下面的電極上的電壓引起的干擾效應(yīng)產(chǎn)生的偏移相對小，由此產(chǎn)生相對小的干擾信號。按照上述改進方案的優(yōu)選改進方案規(guī)定，平行于第二軸的第一旋轉(zhuǎn)軸在第一科里奧利元件的平行于第一軸的延伸尺寸的中心延伸并且平行于第二軸的第二旋轉(zhuǎn)軸在第二科里奧利元件的平行于第一軸的延伸尺寸的中心延伸。按照以上兩種改進方案的優(yōu)選改進方案規(guī)定，第一科里奧利元件具有第一重側(cè)和第一輕側(cè)，并且第二科里奧利元件具有第二重側(cè)和第二輕側(cè)，其中第一和第二重側(cè)關(guān)于第一和第二旋轉(zhuǎn)軸具有比第一和第二輕側(cè)更大的慣性矩，其中第一重側(cè)通過耦合元件與第二重側(cè)連接。按照另一優(yōu)選的改進方案規(guī)定，第一重側(cè)通過耦合元件與第二輕側(cè)連接。在科里奧利元件的這種結(jié)構(gòu)中，對于圍繞第二軸的旋轉(zhuǎn)速率實現(xiàn)科里奧利元件圍繞旋轉(zhuǎn)軸的反相的扭轉(zhuǎn)運動。在干擾加速度平行于第三軸時實現(xiàn)科里奧利元件圍繞旋轉(zhuǎn)軸的同相的扭轉(zhuǎn)運動。通過同相的扭轉(zhuǎn)運動使耦合元件比在反相的扭轉(zhuǎn)運動時更強烈地負荷。通過耦合元件相對強烈地阻礙同相的扭轉(zhuǎn)運動，使得科里奧利元件平行于第三軸的偏移小于在反相的扭轉(zhuǎn)運動時的偏移。由此與第二固有檢測模式的第二固有檢測頻率相比提高了第二固有干擾模式的第二固有干擾頻率。


本發(fā)明的實施例在附圖中示出并且在下面描述中詳細解釋。附圖中圖1以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第一示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，圖2以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第二示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，圖3以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第三示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，圖4以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第四示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，圖5以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第五示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，圖6以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第六示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，圖7以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第七示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，圖8以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第八示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。在不同的圖中相同的部件總是以相同的附圖標記表示并因此通常也分別只命名或提及一次。
具體實施例方式在圖1中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第一示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)速率傳感器包括具有主延伸平面100的襯底50(襯底50在這里為了簡化視圖而沒有畫出)以及第一和第二分結(jié)構(gòu)511，512。第一和第二分結(jié)構(gòu)511，512平行于主延伸平面100設(shè)置并且具有第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532。第一和第二分結(jié)構(gòu)511， 512通過驅(qū)動器件60經(jīng)由第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532激勵平行于與主延伸平面100平行的第一軸X振蕩。驅(qū)動結(jié)構(gòu)60被構(gòu)造為電容式作用的驅(qū)動梳結(jié)構(gòu)。這些驅(qū)動梳結(jié)構(gòu)不僅在驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532上而且在驅(qū)動梳結(jié)構(gòu)的襯底固定結(jié)構(gòu)上具有指形電極，這些指形電極相互嵌接。在襯底側(cè)固定的電極嵌入到驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532上的可運動的電極內(nèi)。如果在這些電極上施加在時間上交變的電勢，則驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532被激勵平行于第一軸X振蕩。每個驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532通過四個連接彈簧40與襯底50連接。連接彈簧40由曲折形折疊的梁式彈簧構(gòu)成并且這樣地定向，使得分結(jié)構(gòu)511，512可平行于第一軸X運動并且平行于與第一軸X垂直的第二軸Y且平行于與第一軸X和第二軸Y垂直的第三軸Z是位置固定的。 第二軸Y平行于主延伸平面100延伸。可行的是，連接彈簧40具有其它幾何形狀，通過該幾何形狀保證取與方向有關(guān)的彈簧剛性。第一和第二分結(jié)構(gòu)511，512具有第一和第二科里奧利元件581，582。第一和第二科里奧利元件581，582可平行于第二軸Y偏移且可以平行于第三軸Z偏移?？评飱W利元件581，582這樣地設(shè)置在分結(jié)構(gòu)511，512上，使得旋轉(zhuǎn)速率傳感器關(guān)于垂直于主延伸平面100定向的、設(shè)置在分結(jié)構(gòu)511，512之間的平面是鏡像對稱的。此外，第一科里奧利元件581與第二科里奧利元件582通過耦合元件101連接。第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532在面向耦合元件101的側(cè)面上各具有一個空槽。穿過空槽分別使科里奧利元件581，582與耦合元件101連接。耦合元件101平行于第一、第二和第三軸X， Y，Z易于彎曲地構(gòu)造。耦合元件101具有兩個曲折形折疊的梁式彈簧。耦合元件的其它幾何形狀也是可行的，通過該幾何形狀能夠?qū)崿F(xiàn)平行于三個軸X，Y，Z的易于彎曲的運動。第一和第二科里奧利元件581，582分別通過彈簧元件或另外的彈簧元件721，722與第一或第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532連接。曲折形折疊的彈簧元件721，722平行于第二和第三軸Y，Z易于彎曲地設(shè)計并且平行于第一軸X剛性地設(shè)計。對于彈簧元件721，722而言，滿足抗彎性要求的其它幾何形狀也是可行的。
第一和第二科里奧利元件581，582在其平行于第二軸的延伸尺寸的中心具有一個唯一的相對大的柵格結(jié)構(gòu)70，該柵格結(jié)構(gòu)具有可運動的電極。在柵格結(jié)構(gòu)70的空室內(nèi)設(shè)置與位于柵格結(jié)構(gòu)下面的帶狀導體平面連接的靜止電極?？蛇\動的電極和靜止電極能夠檢測第一和第二科里奧利元件581，582的平行于第二軸Y的偏移。在第一和第二科里奧利元件581，582下方在襯底上設(shè)置兩個具有另外的電極80的區(qū)域(蹦床結(jié)構(gòu))。這些具有另外的電極80的區(qū)域通過虛線或點劃線表示?？评飱W利元件581，582平行于第三軸Z的偏移引起另外的電極80上的電容變化，從而能夠檢測第一和第二科里奧利元件581，582平行于第三軸Z的偏移。變換地也可行的是，蹦床結(jié)構(gòu)的一個唯一的相對大的區(qū)域分別設(shè)置在科里奧利元件581，582中央，并且兩個柵格結(jié)構(gòu)70設(shè)置在蹦床結(jié)構(gòu)上方和下方的區(qū)域中。第一和第二分結(jié)構(gòu)511，512被激勵平行于第一軸逆平行地振蕩(音叉原理)，其中兩個分結(jié)構(gòu)511，512的偏移反相。因為兩個分結(jié)構(gòu)511，512相互對稱地構(gòu)成并且具有基本上相同的質(zhì)量，所以旋轉(zhuǎn)速率傳感器的質(zhì)量重心在逆平行的初級振蕩的周期期間保持位置固定。使得旋轉(zhuǎn)速率傳感器既不耦合輸出直線脈沖也不耦合輸出轉(zhuǎn)矩，由此與外界的能量交換被最小化。在出現(xiàn)圍繞第三軸Z的旋轉(zhuǎn)速率時，在科里奧利元件581，582上作用平行于第二軸Y的科里奧利力。該科里奧利力引起科里奧利元件581，582平行于第二軸Y的偏移，該偏移利用柵格結(jié)構(gòu)70的可運動的電極和靜止電極被檢測。由于兩個分結(jié)構(gòu)511，512的反相振蕩，科里奧利力以相反方向作用于兩個科里奧利元件。在分結(jié)構(gòu)511，512的振蕩周期的第一半周期期間，例如在第一科里奧利元件581上作用第二軸Y的正方向上的科里奧利力，而在第二科里奧利元件582上作用第二軸Y的負方向上的科里奧利力。在振蕩周期的下一半周期期間，在第一科里奧利元件581上作用第二軸Y的負方向上的科里奧利力，而在第二科里奧利元件582上作用第二軸Y的正方向上的科里奧利力。由此實現(xiàn)對科里奧利元件581，582的通過柵格結(jié)構(gòu)70的可運動的電極和靜止電極檢測的偏移的差分式分析處理。 因此，抑制了直線加速度對旋轉(zhuǎn)速率檢測的干擾。在出現(xiàn)圍繞第二軸Y的旋轉(zhuǎn)速率時，平行于第三軸Z的科里奧利力作用于科里奧利元件581，582上并且引起科里奧利元件581，582平行于第三軸Z的偏移。由于分結(jié)構(gòu) 511，512的反相運動，科里奧利力以相反方向作用于科里奧利元件581，582上并且引起科里奧利元件581，582的反向偏移。因此能夠通過另外的電極80差分式地進行分析處理。因此，旋轉(zhuǎn)速率傳感器相對于平行于第三軸Z的起干擾作用的直線加速度是相對不敏感的。在圖2中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第二示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。與第一實施方式不同，第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532分別在背離耦合元件的側(cè)面上具有空槽。穿過空槽這些科里奧利元件581，582通過連接彈簧元件73與襯底50連接。通過附加地連接到襯底50上能夠減小第一和第二固有檢測模式的固有頻率。變換地可行的是， 分別將蹦床結(jié)構(gòu)的一個唯一的相對大的區(qū)域設(shè)置在科里奧利元件581，582中心并且兩個柵格結(jié)構(gòu)70設(shè)置在蹦床結(jié)構(gòu)上方和下方的區(qū)域中。在圖3中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第三示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。與第一實施方式不同，第一分結(jié)構(gòu)511平行于第二軸Y地設(shè)置在第二分結(jié)構(gòu)512旁邊 (倒轉(zhuǎn)的音叉原理)。通過這種布置實現(xiàn)在圍繞第二或第三軸Y，Z旋轉(zhuǎn)時相對于干擾加速度尤其是離心加速度的相對高的不敏感性。變換地可行的是，分別將蹦床結(jié)構(gòu)的一個唯一的相對大的區(qū)域設(shè)置在科里奧利元件581，582中心并且將兩個柵格結(jié)構(gòu)70設(shè)置在蹦床結(jié)構(gòu)上方和下方的區(qū)域中。在圖4中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第四示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。與第三實施方式不同，按照蹺蹺板原理實現(xiàn)對圍繞第二軸Y的旋轉(zhuǎn)速率的檢測。為此， 科里奧利元件581，582通過第一和第二扭簧元件與分結(jié)構(gòu)511，512連接。扭簧元件形成平行于主延伸平面100的第一和第二旋轉(zhuǎn)軸?？评飱W利元件581，582具有關(guān)于這些旋轉(zhuǎn)軸非對稱的質(zhì)量分布，使得科里奧利元件581，582可通過平行于第三軸Z的、平行的科里奧利力圍繞這些旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。由于非對稱的質(zhì)量分布，科里奧利元件581，582具有重側(cè)611，612 和輕側(cè)621，622。重側(cè)611，612關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸的慣性矩大于輕側(cè)621，622關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸的慣性矩。重側(cè)611，612通過耦合元件相互連接。在科里奧利元件581，582下方，在襯底上設(shè)置檢測電極83。這些區(qū)域通過點劃線或虛線表示?？评飱W利元件581，582圍繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)弓I起檢測電極83與科里奧利元件581，582之間的電容變化。該電容變化可差分式地被驗證。此外抑制了平行于第三軸Z的起干擾作用的直線加速度。變換地可以按照音叉原理來驅(qū)動分結(jié)構(gòu)511，512。在圖5中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第五示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。與第四實施方式不同，科里奧利元件581，582的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在科里奧利元件581，582 的平行于第二軸Y的延伸尺寸的中心。在這里也可變換地按照音叉原理實現(xiàn)驅(qū)動。在圖6中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第六示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。與第五實施方式不同，第一科里奧利元件581的第一重側(cè)611通過耦合元件101與第二科里奧利元件582的第二輕側(cè)622連接。在科里奧利元件581，582的這種布置中，在圍繞第二軸Y的旋轉(zhuǎn)速率的情況下實現(xiàn)科里奧利元件圍繞旋轉(zhuǎn)軸的反相的扭轉(zhuǎn)運動。在平行于第三軸Z的干擾加速度的情況下，實現(xiàn)了科里奧利元件581，582圍繞旋轉(zhuǎn)軸的同相的扭轉(zhuǎn)運動。由于同相的扭轉(zhuǎn)運動，耦合元件101比在反相的扭轉(zhuǎn)運動中更強烈地負荷。通過耦合元件101相對強烈地阻礙同相的扭轉(zhuǎn)運動，以至于科里奧利元件581，582平行于第三軸Z的偏移小于在反相的扭轉(zhuǎn)運動時的偏移。因此，第二固有干擾模式的第二固有干擾頻率與第二固有檢測模式的第二固有檢測頻率相比增加。通過該增加顯著地改善了旋轉(zhuǎn)速率傳感器的抗振性。在這里也可變換地按照音叉原理實現(xiàn)驅(qū)動。在圖7中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第七示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。科里奧利元件581，582由框架構(gòu)成并且包圍各個驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532。科里奧利元件 581，582通過彈簧元件721和另外的彈簧元件722與各自的驅(qū)動結(jié)構(gòu)531，532連接?？评飱W利元件581，582分別具有兩個帶有蹦床結(jié)構(gòu)的區(qū)域(通過虛線表示)，用于檢測圍繞第二軸Y的旋轉(zhuǎn)速率，蹦床結(jié)構(gòu)具有另外的電極80，并且科里奧利元件581，582分別具有兩個帶有柵格結(jié)構(gòu)70的區(qū)域，用于檢測圍繞第三軸Z的旋轉(zhuǎn)速率。變換地能夠按照音叉原理激勵該結(jié)構(gòu)。此外變換地能夠使科里奧利元件581，582通過連接彈簧元件73與襯底50連接。在圖8中以示意俯視圖示出按照本發(fā)明的第八示例性實施方式的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。分結(jié)構(gòu)511，512具有檢測質(zhì)量521，522，這些檢測質(zhì)量平行于第一軸X位置固定地連接到襯底50上并且可平行于第二和第三軸Y，Z偏移。檢測質(zhì)量521，522通過檢測彈簧M1， 542與科里奧利元件581，582連接，其中檢測彈簧541，542平行于第二和第三軸Y，Z剛性地設(shè)計。檢測質(zhì)量521，522分別具有兩個帶有柵格結(jié)構(gòu)70的區(qū)域，用于檢測圍繞第三軸Z的旋轉(zhuǎn)速率，并且具有一個帶有蹦床結(jié)構(gòu)的區(qū)域(通過虛線表示)，用于檢測圍繞第二軸Y 的旋轉(zhuǎn)速率，蹦床結(jié)構(gòu)具有另外的電極80。在科里奧利力平行于第二和第三軸Y，Z時，科里奧利元件581，582平行于第二或第三軸Y，Z偏移。通過平行于第二和第三軸Y，Z剛性的檢測彈簧541，542帶動檢測質(zhì)量521，522。通過檢測質(zhì)量521，522在驅(qū)動方向上位置固定的連接能夠使檢測運動與驅(qū)動運動在很大程度上脫離耦合，由此顯著地減小驅(qū)動運動與檢測運動之間的過響應(yīng)(減小機械轉(zhuǎn)象差)。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)速率傳感器，包括一個具有主延伸平面(100)的襯底(50)以及平行于所述主延伸平面(100)設(shè)置的第一和第二分結(jié)構(gòu)(511，512)，其中所述第一分結(jié)構(gòu)(511)具有第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)(531)并且所述第二分結(jié)構(gòu)(512)具有第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)(532)，其中所述第一和第二分結(jié)構(gòu)(511，512)通過驅(qū)動器件經(jīng)由所述第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)(531，532)可被激勵平行于與所述主延伸平面(100)平行的第一軸(X)振蕩，所述第一分結(jié)構(gòu)(511)具有第一科里奧利元件(581)并且所述第二分結(jié)構(gòu)(512)具有第二科里奧利元件(582)，其特征在于， 所述第一和第二科里奧利元件(581,58 通過科里奧利力可平行于與第一軸(X)垂直的第二軸(Y)和平行于與第一和第二軸(X，Y)垂直的第三軸(Z)偏移，其中所述第二軸(Y)平行于所述主延伸平面(100)延伸，所述第一科里奧利元件(581)與所述第二科里奧利元件 (582)通過耦合元件(101)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，所述第一和第二科里奧利元件 (581,582)通過連接彈簧元件(7 與所述襯底(50)連接。
3.如上述權(quán)利要求中任一項所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，所述第一分結(jié)構(gòu) (511)平行于所述第二軸(Y)地設(shè)置在所述第二分結(jié)構(gòu)(512)旁邊。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，所述第一和第二科里奧利元件(581,58 被構(gòu)造為框架，其中所述第一科里奧利元件(581)通過彈簧元件 (721)與所述第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)(531)連接，所述第二科里奧利元件(58 通過另外的彈簧元件(722)與所述第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)(53 連接，所述第一科里奧利元件(581)包圍所述第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)(531)，并且所述第二科里奧利元件(582)包圍所述第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)(532)。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，所述第一分結(jié)構(gòu) (511)具有第一檢測質(zhì)量(521)并且所述第二分結(jié)構(gòu)(512)具有第二檢測質(zhì)量(522)，其中所述第一和第二檢測質(zhì)量(521,52 平行于所述第一軸(X)位置固定地連接到所述襯底(50)上并且可平行于所述第二軸(Y)和所述第三軸(Z)偏移，其中所述第一檢測質(zhì)量 (521)通過第一檢測彈簧(Ml)與所述第一科里奧利元件(581)耦合，并且所述第二檢測質(zhì)量(52 通過第二檢測彈簧(542)與所述第二科里奧利元件(58 耦合，所述第一和第二檢測彈簧641, 平行于所述第二軸(Y)且平行于所述第三軸(Z)剛性地設(shè)計。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，所述科里奧利元件 (581,582)被壓制成擺桿，其中所述第一科里奧利元件(581)通過第一扭簧元件與所述第一分結(jié)構(gòu)(511)連接，并且所述第二科里奧利元件(582)通過第二扭簧元件與所述第二分結(jié)構(gòu)(512)連接，其中所述第一扭簧元件構(gòu)成平行于所述主延伸平面(100)的第一旋轉(zhuǎn)軸， 并且所述第二扭簧元件構(gòu)成平行于所述主延伸平面(100)的第二旋轉(zhuǎn)軸，其中所述第一科里奧利元件(581)具有關(guān)于所述第一旋轉(zhuǎn)軸非對稱的質(zhì)量分布，并且所述第二科里奧利元件(58 具有關(guān)于所述第二旋轉(zhuǎn)軸非對稱的質(zhì)量分布，其中所述第一科里奧利元件(581) 通過平行于所述第三軸(Z)起作用的科里奧利力可圍繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述第二科里奧利元件(58 通過平行于所述第三軸(Z)起作用的科里奧利力可圍繞所述第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，平行于所述第二軸(Y)的所述第一旋轉(zhuǎn)軸關(guān)于所述第一科里奧利元件(581)的平行于所述第一軸(X)的延伸尺寸在中心地延伸，平行于所述第二軸(Y)的所述第二旋轉(zhuǎn)軸關(guān)于所述第一科里奧利元件(582)的平行于所述第一軸(X)的延伸尺寸在中心地延伸。
8.如權(quán)利要求6或7所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，所述第一科里奧利元件 (581)具有第一重側(cè)(611)和第一輕側(cè)(621)并且所述第二科里奧利元件(58 具有第二重側(cè)(612)和第二輕側(cè)(622)，其中所述第一和第二重側(cè)(611，612)關(guān)于所述第一和第二旋轉(zhuǎn)軸具有比所述第一和第二輕側(cè)(621,62 更大的旋轉(zhuǎn)軸慣性矩，所述第一重側(cè)(611)通過所述耦合元件(101)與所述第二重側(cè)(61 連接。
9.如權(quán)利要求6或7所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其特征在于，所述第一重側(cè)(611)通過所述耦合元件(101)與所述第二輕側(cè)(62 連接。
全文摘要
本發(fā)明提出一種旋轉(zhuǎn)速率傳感器，包括一個具有主延伸平面的襯底以及平行于主延伸平面設(shè)置的第一和第二分結(jié)構(gòu)，其中第一分結(jié)構(gòu)具有第一驅(qū)動結(jié)構(gòu)并且第二分結(jié)構(gòu)具有第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)，第一和第二分結(jié)構(gòu)通過驅(qū)動器件經(jīng)由第一和第二驅(qū)動結(jié)構(gòu)可被激勵平行于與主延伸平面平行的第一軸振蕩，其中第一分結(jié)構(gòu)具有第一科里奧利元件，第二分結(jié)構(gòu)具有第二科里奧利元件，其特征在于，第一和第二科里奧利元件通過科里奧利力可平行于與第一軸垂直的第二軸且平行于與第一和第二軸垂直的第三軸偏移，其中第二軸平行于主延伸平面延伸，第一科里奧利元件與第二科里奧利元件通過耦合元件連接。
文檔編號B81B3/00GK102183247SQ20111000808
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者B·庫爾曼, D·C·邁澤爾, J·克拉森 申請人:羅伯特·博世有限公司