專利名稱：旋轉(zhuǎn)速率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)速率傳感器。
背景技術(shù)：
已知的是，在可旋轉(zhuǎn)的物體上安置旋轉(zhuǎn)速率傳感器，用于測(cè)量物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速率。旋轉(zhuǎn)速率傳感器通常具有兩個(gè)能振動(dòng)的質(zhì)量，它們也可以被稱為分振動(dòng)器。即第一振動(dòng)質(zhì)量和第二振動(dòng)質(zhì)量，它們可以利用驅(qū)動(dòng)器被驅(qū)動(dòng)至相互反向的振動(dòng)。也就是說(shuō)， 第一振動(dòng)質(zhì)量和第二振動(dòng)質(zhì)量相互錯(cuò)開180°相位地(逆平行地)振動(dòng)。因此，第一振動(dòng)質(zhì)量和第二振動(dòng)質(zhì)量的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)通常也被稱為相互反向的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或者逆平行模式。如果物體連同設(shè)置在其上的旋轉(zhuǎn)速率傳感器在兩個(gè)振動(dòng)質(zhì)量被同時(shí)激勵(lì)至其逆平行的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)執(zhí)行圍繞不與振動(dòng)質(zhì)量的振動(dòng)方向平行的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則科里奧利力作用于兩個(gè)振動(dòng)的振動(dòng)質(zhì)量上。通過(guò)科里奧利力使兩個(gè)振動(dòng)質(zhì)量分別垂直于其振動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)。由于兩個(gè)振動(dòng)質(zhì)量的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的逆平行性，兩個(gè)振動(dòng)質(zhì)量在相反的方向上偏轉(zhuǎn)。 這種相反的振動(dòng)方向也可以稱為逆平行的檢測(cè)振動(dòng)。逆平行的檢測(cè)振動(dòng)可以電容式地獲得并且利用分析處理電子裝置換算成旋轉(zhuǎn)速率。在此振動(dòng)質(zhì)量的偏轉(zhuǎn)與作用于振動(dòng)質(zhì)量上的科里奧利力成比例。因此振動(dòng)質(zhì)量的偏轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)于物體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)速率。例如由公開文獻(xiàn)DE 10 2008 042 369 Al已知這種旋轉(zhuǎn)速率傳感器。這種旋轉(zhuǎn)速率傳感器在現(xiàn)有技術(shù)中除了其兩個(gè)有效模式、即驅(qū)動(dòng)模式和檢測(cè)模式以外還可以具有其它振動(dòng)模式，即所謂的干擾模式。這些干擾模式在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的運(yùn)行中疊加并且可能導(dǎo)致錯(cuò)誤信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，給出一種旋轉(zhuǎn)速率傳感器，它克服已知的缺陷并且尤其是有效地抑制干擾模式，由此避免錯(cuò)誤信號(hào)。這個(gè)目的利用如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利擴(kuò)展結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。本發(fā)明包括以下構(gòu)思提供一種旋轉(zhuǎn)速率傳感器，它包括驅(qū)動(dòng)裝置、至少一個(gè)科里奧利元件和一個(gè)具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的檢測(cè)裝置?？评飱W利元件尤其包括一個(gè)能振動(dòng)的質(zhì)量。優(yōu)選也可以設(shè)有多個(gè)科里奧利元件，尤其構(gòu)成兩個(gè)科里奧利元件。此外所述驅(qū)動(dòng)裝置這樣與科里奧利元件連接，使得科里奧利元件執(zhí)行振動(dòng)。當(dāng)構(gòu)成多個(gè)、尤其兩個(gè)科里奧利元件時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置與多個(gè)科里奧利元件這樣連接，使得這些科里奧利元件執(zhí)行反向振動(dòng)。尤其在兩個(gè)科里奧利元件的情況下兩個(gè)科里奧利元件執(zhí)行逆平行的共線的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)。此外所述旋轉(zhuǎn)速率傳感器包括一個(gè)與檢測(cè)裝置和科里奧利元件連接的耦聯(lián)裝置。 該耦聯(lián)裝置將科里奧利元件在振動(dòng)平面中在與振動(dòng)正交的方向上的偏轉(zhuǎn)耦聯(lián)到檢測(cè)裝置上。因此，在科里奧利元件相應(yīng)偏轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)矩從科里奧利元件傳遞到所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子上，由此驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子。所述檢測(cè)裝置優(yōu)選包括一個(gè)轉(zhuǎn)子。在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的另一示例的實(shí)施形式中所述檢測(cè)裝置包括多個(gè)轉(zhuǎn)子、尤其兩個(gè)轉(zhuǎn)子。在下面的實(shí)施例中描述按照本發(fā)明的例如具有兩個(gè)科里奧利元件的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。但是本發(fā)明不局限于此。在最簡(jiǎn)單的情況下，一個(gè)科里奧利元件就足夠了。在一種優(yōu)選的構(gòu)型中所述旋轉(zhuǎn)速率傳感器可以是微機(jī)械的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。對(duì)于下面的其它實(shí)施例，如下地定義三個(gè)空間軸、即X軸、y軸和Z軸。y軸平行于兩個(gè)科里奧利元件的振動(dòng)，即，驅(qū)動(dòng)裝置激勵(lì)兩個(gè)科里奧利元件至逆平行的共線的沿著y 軸的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)。χ軸與y軸正交并且在驅(qū)動(dòng)振動(dòng)的平面中。ζ軸與χ和y軸正交并且垂直于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)平面。如果旋轉(zhuǎn)速率傳感器也旋轉(zhuǎn)，以至于形成具有垂直于振動(dòng)平面的分量(即ζ向的分量)的旋轉(zhuǎn)速率，則這種旋轉(zhuǎn)速率導(dǎo)致力作用，該力作用引起兩個(gè)科里奧利元件沿著X軸的逆平行的且非共線的偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)也可以稱為檢測(cè)振動(dòng)?？评飱W利元件參與該振動(dòng)并且利用耦聯(lián)裝置傳遞其運(yùn)動(dòng)到檢測(cè)裝置、尤其該轉(zhuǎn)子或這些轉(zhuǎn)子上。所述檢測(cè)裝置優(yōu)選也可以稱為檢測(cè)振動(dòng)器。因?yàn)榭评飱W利元件或科里奧利振動(dòng)器的檢測(cè)振動(dòng)不共線地延伸，所以它們可以引起檢測(cè)振動(dòng)器或檢測(cè)裝置、尤其是至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它們傳遞轉(zhuǎn)矩到轉(zhuǎn)子上。轉(zhuǎn)子也被驅(qū)動(dòng)，即，引起旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)。然后該旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)例如可以被檢測(cè)并且尤其利用分析處理電子裝置換算成旋轉(zhuǎn)速率。與在已知的旋轉(zhuǎn)速率傳感器中相比，在按照本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)速率傳感器中干擾模式、尤其是平行的檢測(cè)模式和平行的驅(qū)動(dòng)模式偏移到更高的頻率。尤其在平行的檢測(cè)模式中兩個(gè)科里奧利元件同向地沿著X軸運(yùn)動(dòng)。尤其在平行的驅(qū)動(dòng)模式中驅(qū)動(dòng)器件和科里奧利元件同向地沿著y軸運(yùn)動(dòng)。有效模式和干擾模式在頻率范圍中的這種增強(qiáng)分離導(dǎo)致干擾模式的更少激勵(lì)并由此尤其導(dǎo)致穩(wěn)定的運(yùn)行。在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的示例實(shí)施形式中兩個(gè)科里奧利元件相互耦聯(lián)。這種耦聯(lián)例如可以利用耦聯(lián)彈簧引起，即，兩個(gè)科里奧利元件利用這種耦聯(lián)彈簧耦聯(lián)。其尤其是提供以下優(yōu)點(diǎn)可以消除平行的與逆平行的驅(qū)動(dòng)模式之間的簡(jiǎn)并(Entartimg)。按照旋轉(zhuǎn)速率傳感器的另一示例性的實(shí)施形式，所述驅(qū)動(dòng)裝置具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件，它們各與一個(gè)科里奧利元件連接。這種驅(qū)動(dòng)器件也稱為驅(qū)動(dòng)振動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器件優(yōu)選具有用于靜電驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)梳。這種驅(qū)動(dòng)梳尤其具有叉指式結(jié)構(gòu)。按照另一優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)速率傳感器構(gòu)型，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件相互耦聯(lián)，例如利用耦聯(lián)彈簧。按照另一示例性的實(shí)施形式可以規(guī)定，兩個(gè)科里奧利元件相互耦聯(lián)并且驅(qū)動(dòng)器件相互耦聯(lián)，例如利用彈簧，優(yōu)選耦聯(lián)彈簧、扭簧、彎曲彈簧、U形彈簧或S形彈簧。在另一優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)速率傳感器實(shí)施形式中，旋轉(zhuǎn)速率傳感器包括襯底。驅(qū)動(dòng)裝置、 兩個(gè)科里奧利元件和檢測(cè)裝置優(yōu)選設(shè)置、尤其錨定在襯底上。但是在此兩個(gè)科里奧利元件和檢測(cè)裝置這樣設(shè)置在襯底上，使得不僅兩個(gè)科里奧利元件而且檢測(cè)裝置、尤其是所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子都還可以自由振動(dòng)。襯底的使用尤其是提供了以下優(yōu)點(diǎn)這種旋轉(zhuǎn)速率傳感器可以簡(jiǎn)單并以微少的費(fèi)用安裝到裝置如移動(dòng)電話、便攜式多媒體播放設(shè)備或移動(dòng)計(jì)算機(jī)中。在這里應(yīng)用不應(yīng)只局限于上述裝置?？梢韵氲狡渲幸_定旋轉(zhuǎn)速率的所有裝置。在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的另一示例性的構(gòu)型中，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子具有兩個(gè)同心設(shè)置的分別具有不同半徑的圓形元件。在兩個(gè)圓形元件之間徑向地或輪輻形地設(shè)置電極。優(yōu)選的是在兩個(gè)圓形元件之間徑向地或輪輻形地設(shè)置多個(gè)電極。優(yōu)選這種轉(zhuǎn)子中心地在內(nèi)部的圓形元件中固定在襯底上，尤其是轉(zhuǎn)子中心地通過(guò)彎曲彈簧在內(nèi)部的圓形元件中懸掛在襯底上。優(yōu)選可以將彎曲彈簧構(gòu)造為扭簧、膨脹彈簧、U形彈簧或S形彈簧。旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)、即轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、也就是該徑向設(shè)置的電極或者這些徑向設(shè)置的電極的旋轉(zhuǎn)例如可以利用一個(gè)位置固定設(shè)置的電極或利用多個(gè)位置固定設(shè)置的電極電容式地檢測(cè)。位置固定設(shè)置的電極也可以稱為配對(duì)電極。優(yōu)選檢測(cè)裝置包括該配對(duì)電極或這些配對(duì)電極。電容式檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)式偏轉(zhuǎn)例如可以利用分析處理電子裝置換算成旋轉(zhuǎn)速率。


下面借助于優(yōu)選的實(shí)施形式參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。在此圖1示出一個(gè)旋轉(zhuǎn)速率傳感器；圖2示出圖1的具有轉(zhuǎn)向框架的旋轉(zhuǎn)速率傳感器；圖3示出具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速率傳感器；圖4示出具有一個(gè)轉(zhuǎn)子的另一旋轉(zhuǎn)速率傳感器；圖5示出圖4的具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速率傳感器；圖6示出另一旋轉(zhuǎn)速率傳感器；和圖7示出一個(gè)轉(zhuǎn)子。下面在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
具體實(shí)施例方式圖1示出包括襯底102的旋轉(zhuǎn)速率傳感器101。在所示的實(shí)施形式中旋轉(zhuǎn)速率傳感器構(gòu)造為微機(jī)械的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。該襯底102具有矩形形狀。即，襯底102是矩形襯底。在另一未示出的實(shí)施例中襯底102也可以具有正方形形狀。在另一未示出的實(shí)施例中襯底102也可以具有三角形狀或多角形狀，尤其五角形狀、六角形狀或八角形狀。在特別優(yōu)選的在此未示出的實(shí)施形式中襯底102也可以具有圓形形狀或橢圓形狀。旋轉(zhuǎn)速率傳感器101還具有一驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件103。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件103分別設(shè)置在襯底102的上部區(qū)域和下部區(qū)域中。在此驅(qū)動(dòng)器件103通過(guò)懸掛器件105固定在襯底102上的錨定器件107上。懸掛器件105的作用是使驅(qū)動(dòng)器件103可在y軸方向上運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選驅(qū)動(dòng)器件103利用作為懸掛器件的彈簧105懸掛在錨定器件107 上。彈簧優(yōu)選是U形彈簧。驅(qū)動(dòng)器件103分別包括驅(qū)動(dòng)梳109。優(yōu)選驅(qū)動(dòng)梳109構(gòu)成為叉指式結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)梳 109優(yōu)選被配置用于靜電驅(qū)動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)器件103分別具有垂直于驅(qū)動(dòng)梳109設(shè)置的耦聯(lián)臂111，耦聯(lián)臂將驅(qū)動(dòng)器件103分別耦聯(lián)到一個(gè)科里奧利元件113上。S卩，耦聯(lián)臂111將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件103與兩個(gè)科里奧利元件113連接，用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)科里奧利元件113反向振動(dòng)。兩個(gè)科里奧利元件 113具有例如類似橋拱的形狀?？评飱W利元件113通過(guò)科里奧利懸掛器件117懸掛在錨定器件107上，其中錨定器件107固定在襯底102上。科里奧利懸掛器件107的作用尤其是， 使科里奧利元件113可在χ和y軸方向上運(yùn)動(dòng)?？评飱W利懸掛器件117優(yōu)選構(gòu)成為彎曲彈簧，尤其曲折的彎曲彈簧。即，彎曲彈簧可以具有曲折形狀。尤其曲折的回環(huán)平行于χ軸和 y軸。優(yōu)選可以設(shè)有帶拐角的曲折形狀?？梢哉f(shuō)曲折的彎曲彈簧圍繞拐角構(gòu)成。
箭頭114例如表征兩個(gè)科里奧利元件113在半相期間、即當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件103驅(qū)動(dòng)兩個(gè)科里奧利元件113反向振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)速率傳感器101還具有包括轉(zhuǎn)子119的檢測(cè)裝置。該轉(zhuǎn)子119利用耦聯(lián)裝置耦聯(lián)在兩個(gè)科里奧利元件113上。在這里所示的實(shí)施例中耦聯(lián)裝置包括兩個(gè)耦聯(lián)彈簧121， 它們分別使科里奧利元件113耦聯(lián)在轉(zhuǎn)子119上。檢測(cè)裝置也與兩個(gè)科里奧利元件113這樣連接，使得兩個(gè)科里奧利元件的在振動(dòng)平面、即在x-y平面中在與振動(dòng)正交的方向上、即在χ軸的方向上的偏轉(zhuǎn)耦聯(lián)在檢測(cè)裝置上。在此在兩個(gè)科里奧利元件113在χ軸的方向上相應(yīng)偏轉(zhuǎn)時(shí)用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子119的轉(zhuǎn)矩從兩個(gè)科里奧利元件113傳遞到轉(zhuǎn)子119上。轉(zhuǎn)子119本身利用至少一個(gè)彎曲梁123懸掛，S卩，也可以設(shè)有多個(gè)用于懸掛的彎曲梁，其中彎曲梁123利用中心地設(shè)置的轉(zhuǎn)子襯底錨定器件125設(shè)置在襯底102上。此外轉(zhuǎn)子 119具有側(cè)面設(shè)置的轉(zhuǎn)子襯底懸掛器件127，它們利用錨定器件107固定或錨接在襯底102 上。轉(zhuǎn)子襯底懸掛器件127尤其可以包括U形彈簧，優(yōu)選一個(gè)或多個(gè)雙U形彈簧。轉(zhuǎn)子襯底懸掛器件127優(yōu)選可以包括一個(gè)或多個(gè)扭簧和/或一個(gè)或多個(gè)彎曲彈簧。轉(zhuǎn)子119具有多個(gè)徑向設(shè)置的檢測(cè)電極129。在這里所示的實(shí)施例中形成十六個(gè)檢測(cè)電極。在另一未示出的實(shí)施例中也可以形成四個(gè)檢測(cè)電極、尤其16個(gè)、優(yōu)選32個(gè)、例如64個(gè)檢測(cè)電極。在另一未示出的實(shí)施例中檢測(cè)電極的數(shù)量可以被4整除。檢測(cè)電極129 在兩側(cè)由位置固定設(shè)置的電極(未示出)包圍，由此可以電容地獲得檢測(cè)電極129的偏轉(zhuǎn)。 然后可以利用未示出的分析處理電子裝置將這種相對(duì)于位置固定設(shè)置的電極的旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)換算成旋轉(zhuǎn)速率，位置固定設(shè)置的電極也可以稱為配對(duì)電極。在旋轉(zhuǎn)速率傳感器101的運(yùn)行中驅(qū)動(dòng)器件103激勵(lì)兩個(gè)科里奧利元件113至逆平行且共線的沿著y軸的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)。不僅驅(qū)動(dòng)梳109和驅(qū)動(dòng)器件103而且兩個(gè)科里奧利元件 113也參與該驅(qū)動(dòng)振動(dòng)。檢測(cè)裝置，也可以稱為檢測(cè)振動(dòng)器，不參與該驅(qū)動(dòng)振動(dòng)。這一點(diǎn)尤其利用適合的相對(duì)于襯底102的彈簧懸掛并且利用各個(gè)組成部分之間的適合的彈簧實(shí)現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)速率傳感器101的具有垂直于襯底102、即在ζ軸方向上的分量的旋轉(zhuǎn)速率導(dǎo)致力作用，它引起科里奧利元件113沿著χ軸的逆平行且非共線的偏轉(zhuǎn)。這個(gè)沿著χ軸的偏轉(zhuǎn)也可以稱為檢測(cè)振動(dòng)。兩個(gè)科里奧利元件113參與這個(gè)檢測(cè)振動(dòng)并且將其運(yùn)動(dòng)傳遞到檢測(cè)裝置或檢測(cè)振動(dòng)器上。驅(qū)動(dòng)梳109不參與該檢測(cè)振動(dòng)。因?yàn)榭评飱W利元件113的檢測(cè)振動(dòng)非共線地延伸，科里奧利元件113可以引起檢測(cè)振動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它們將轉(zhuǎn)矩傳遞到檢測(cè)振動(dòng)器上。由于所述轉(zhuǎn)矩傳遞使轉(zhuǎn)子119旋轉(zhuǎn)地偏轉(zhuǎn)，這在圖1中利用兩個(gè)彎曲的圓形設(shè)置的箭頭表示。在圖1中所示的實(shí)施例中兩個(gè)科里奧利元件113利用科里奧利耦聯(lián)彈簧115相互耦聯(lián)?？评飱W利耦聯(lián)彈簧115的作用尤其是，消除平行的與逆平行的驅(qū)動(dòng)模式之間的簡(jiǎn)并。 科里奧利耦聯(lián)彈簧115僅僅是可選擇的，即，旋轉(zhuǎn)速率傳感器101也可以沒(méi)有這種科里奧利耦聯(lián)彈簧115。即，兩個(gè)科里奧利元件113不相互耦聯(lián)。就此而言兩個(gè)科里奧利元件113在這個(gè)未示出的實(shí)施例中去耦聯(lián)。按照本發(fā)明的構(gòu)思，兩個(gè)科里奧利元件113利用耦聯(lián)裝置、在這里例如包括耦聯(lián)彈簧121耦聯(lián)到具有轉(zhuǎn)子119的檢測(cè)裝置上，其優(yōu)點(diǎn)尤其是，使干擾模式、尤其平行的檢測(cè)模式和平行的驅(qū)動(dòng)模式偏移到比在目前已知的旋轉(zhuǎn)速率傳感器中更高的頻率。在此在平行檢測(cè)模式中兩個(gè)科里奧利元件113同向地沿著χ軸運(yùn)動(dòng)。在平行的驅(qū)動(dòng)模式中驅(qū)動(dòng)器件 103和科里奧利元件113同向地沿著y軸運(yùn)動(dòng)。圖2示出圖1的旋轉(zhuǎn)速率傳感器101，其中在圖2中示出的實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)速率傳感器101具有轉(zhuǎn)向框架131。轉(zhuǎn)向框架131環(huán)繞地圍繞科里奧利元件113和具有轉(zhuǎn)子119的檢測(cè)裝置構(gòu)成。利用四個(gè)臂133a、133b、133c和133d形成轉(zhuǎn)向框架131，其中臂133a、133b、 133c和133d各具有一個(gè)直角的有角形狀。臂133a和133d分別利用臂耦聯(lián)彈簧134與相應(yīng)的臂133c和133b耦聯(lián)。此外臂133a、133b、133c和133d分別利用一個(gè)另外的耦聯(lián)短臂 Illa耦聯(lián)在驅(qū)動(dòng)梳109上，由此在驅(qū)動(dòng)梳109的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中也驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的臂133a、133b、 133c和133d。臂133a、133b、133c和133d利用轉(zhuǎn)向框架懸掛器件135懸掛在襯底上。轉(zhuǎn)向框架懸掛器件135尤其包括襯底錨定器件和彈簧、尤其彎曲彈簧、扭簧、U形彈簧或S形彈簧。這樣設(shè)置懸掛，使得在驅(qū)動(dòng)梳109的驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中臂133a、133b、133c和133d可以執(zhí)行圍繞想象的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)139的運(yùn)動(dòng)。利用彎曲的虛線箭頭137表征臂133a、133b、133c和133d 的該運(yùn)動(dòng)。利用轉(zhuǎn)向框架131 (它使驅(qū)動(dòng)器件103相互耦聯(lián))消除平行的(干擾的)與逆平行的(有效模式)驅(qū)動(dòng)模式之間的簡(jiǎn)并并且使干擾模式比有效模式更剛性。這一點(diǎn)通過(guò)也可以稱為傳遞彈簧的臂耦聯(lián)彈簧134相對(duì)于同向(彎曲)或反向(剪切)負(fù)荷的不同剛性引起。圖3示出旋轉(zhuǎn)速率傳感器101的另一實(shí)施形式，其中檢測(cè)裝置在這里具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子119和119a。兩個(gè)轉(zhuǎn)子119，119a與在圖1和2中所示的實(shí)施例類似地懸掛在襯底102 上。在這里也利用將轉(zhuǎn)矩從科里奧利元件113傳遞到轉(zhuǎn)子119，119a上的耦聯(lián)彈簧121特別有效地抑制模式、尤其是干擾模式?？评飱W利元件113在圖3所示的實(shí)施例中具有雙拱橋形狀。圖4示出旋轉(zhuǎn)速率傳感器101的另一實(shí)施例，其中在這里對(duì)于目前的實(shí)施例附加地使科里奧利元件113分別具有多個(gè)另外的檢測(cè)電極141。這些另外的檢測(cè)電極141優(yōu)選設(shè)置在科里奧利元件113中或下面。這些另外的檢測(cè)電極141尤其相互平行地設(shè)置。所述另外的檢測(cè)電極141尤其形成格柵結(jié)構(gòu)。優(yōu)選形成兩個(gè)另外的檢測(cè)電極。例如也可以形成多于兩個(gè)另外的檢測(cè)電極。另外的檢測(cè)電極優(yōu)選不僅設(shè)置在科里奧利元件113中而且設(shè)置在科里奧利元件113下面。在此也可以規(guī)定，一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)電極141設(shè)置在旋轉(zhuǎn)速率傳感器的其它元件的上面和/或下面。因此以有利的方式可以實(shí)現(xiàn)正交校準(zhǔn)和靜電正反饋。 此外利用所述另外的檢測(cè)電極141以有利的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子119的旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)的特別靈敏的電容式檢測(cè)。圖5示出圖4的旋轉(zhuǎn)速率傳感器101，不同之處是具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子119和119a。該實(shí)施形式尤其提供優(yōu)點(diǎn)，即可以特別有效地抑制干擾模式。圖6示出旋轉(zhuǎn)速率傳感器101的另一實(shí)施形式。在這里科里奧利元件113具有另外的電極143，由此可以同時(shí)測(cè)量圍繞ζ軸和圍繞χ軸的旋轉(zhuǎn)速率。因此這個(gè)旋轉(zhuǎn)速率傳感器101也可以稱為兩通道的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。在出現(xiàn)圍繞χ軸的旋轉(zhuǎn)速率時(shí)在科里奧利元件113上作用ζ軸方向上的科里奧利力145，該科里奧利力然后可以利用所述另外的電極 143分析處理。在另一未示出的實(shí)施例中，在圖6中所示的旋轉(zhuǎn)速率傳感器101也包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子。另外的電極143設(shè)置在科里奧利元件113下面，優(yōu)選在襯底上。按照另一未示出的實(shí)施形式，另外的電極143也可以設(shè)置在該轉(zhuǎn)子119下面或這些轉(zhuǎn)子119和119a下面，尤其在襯底上。按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)另外的電極143設(shè)置在科里奧利電極113和/或該轉(zhuǎn)子119或這些轉(zhuǎn)子119，119a上方。例如在襯底上可以設(shè)有一個(gè)懸臂、尤其多個(gè)懸臂，它與吊車類似地將另外的電極143保持在科里奧利元件113和轉(zhuǎn)子119，119a上方。按照另一優(yōu)選的實(shí)施形式，所述另外的電極143也可以集成到一個(gè)蓋(未示出) 中或者設(shè)置在這樣的蓋上。這個(gè)蓋優(yōu)選覆蓋襯底102，由此構(gòu)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)速率傳感器殼體。 優(yōu)選使蓋與襯底102粘接。例如使旋轉(zhuǎn)速率傳感器殼體的內(nèi)室抽真空。即，在內(nèi)室中存在真空或負(fù)壓。設(shè)置或集成到這個(gè)蓋中的另外的電極143也可以稱為蓋電極。負(fù)壓的作用尤其是，降低振動(dòng)的和旋轉(zhuǎn)元件的運(yùn)動(dòng)阻力。由此可以以有利的方式施加更低的驅(qū)動(dòng)電壓到驅(qū)動(dòng)裝置上。優(yōu)選轉(zhuǎn)子襯底懸掛器件127可以包括一個(gè)或多個(gè)扭簧和/或一個(gè)或多個(gè)彎曲彈簧。由此尤其形成一個(gè)所謂的平面外(out-of-plane)檢測(cè)裝置。即，轉(zhuǎn)子119在旋轉(zhuǎn)速率傳感器101相應(yīng)旋轉(zhuǎn)、即圍繞χ軸相應(yīng)旋轉(zhuǎn)時(shí)也可以從紙面中傾斜或彎曲出來(lái)。所述另外的電極143檢測(cè)轉(zhuǎn)子119的從紙面出來(lái)的運(yùn)動(dòng)并且將其換算成相對(duì)于χ軸的旋轉(zhuǎn)速率。如結(jié)合對(duì)于圖6的

被描述的蓋那樣，一個(gè)蓋也可以用于在圖1至5中所示的其它實(shí)施例。在此蓋可以具有或沒(méi)有蓋電極。圖7示出轉(zhuǎn)子147，它尤其可以在圖1至6中所示的實(shí)施形式中使用。該轉(zhuǎn)子147 包括三個(gè)同心設(shè)置的轉(zhuǎn)子環(huán)149，151和153。利用轉(zhuǎn)子環(huán)149和151形成一個(gè)外部的圓形條并利用轉(zhuǎn)子環(huán)151和153形成一個(gè)內(nèi)部的圓形條。在這些條上徑向地、類似車輪輪輻地設(shè)置多個(gè)檢測(cè)電極129。因此以有利的方式可以比在轉(zhuǎn)子119和119a中為每個(gè)圓段設(shè)置更多的檢測(cè)電極129。由此尤其可以更好地檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速率傳感器的旋轉(zhuǎn)速率。因此能夠?qū)崿F(xiàn)改善的時(shí)間分辨率。即，旋轉(zhuǎn)速率傳感器也可以在小的時(shí)間窗、例如微秒或毫秒范圍中檢測(cè)旋轉(zhuǎn)速率變化。在另一未示出的示例性的實(shí)施形式中檢測(cè)電極1 兩側(cè)被配對(duì)電極側(cè)面地包圍，即，配對(duì)電極分別設(shè)置在檢測(cè)電極129的左側(cè)和右側(cè)。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)速率傳感器(101)，包括 一驅(qū)動(dòng)裝置(103，109)，至少一個(gè)科里奧利元件(113)， 一檢測(cè)裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置與所述科里奧利元件(11 連接用于驅(qū)動(dòng)所述科里奧利元件 (113)振動(dòng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(119，119a)，以及一與所述檢測(cè)裝置和所述科里奧利元件(11 連接的耦聯(lián)裝置(121)被構(gòu)成用于將所述科里奧利元件(11 在振動(dòng)平面中在與振動(dòng)正交的方向上的偏轉(zhuǎn)耦聯(lián)到所述檢測(cè)裝置上，使得當(dāng)所述科里奧利元件(11 相應(yīng)偏轉(zhuǎn)時(shí)一用于驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(119，119a) 的轉(zhuǎn)矩從所述科里奧利元件(11 傳遞到所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(119，119a)上。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器(101)，其中，構(gòu)成有兩個(gè)科里奧利元件(113)。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述兩個(gè)科里奧利元件(11 相互耦聯(lián)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件 (103)，所述驅(qū)動(dòng)器件各與一個(gè)科里奧利元件(11 連接。
5.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件(10 相互耦聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器件(103)利用一至少部分地環(huán)繞所述科里奧利元件(113)的轉(zhuǎn)向框架(131)相互耦聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述轉(zhuǎn)向框架(131)至少兩部分地構(gòu)成并且所述轉(zhuǎn)向框架的所述至少兩個(gè)部分相互耦聯(lián)。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(119， 119a)具有徑向地設(shè)置的檢測(cè)電極(1 )。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述檢測(cè)裝置具有位置固定地設(shè)置的電極。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述兩個(gè)科里奧利元件 (113)中的至少一個(gè)科里奧利元件具有另外的電極(143)。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，所述兩個(gè)科里奧利元件 (113)中的至少一個(gè)科里奧利元件具有至少一個(gè)另外的檢測(cè)電極(141)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)速率傳感器，包括一驅(qū)動(dòng)裝置(103，109)；至少一個(gè)科里奧利元件(113)；一檢測(cè)裝置，其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置與所述科里奧利元件(113)連接用于驅(qū)動(dòng)所述科里奧利元件(113)振動(dòng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(119，119a)，以及一與所述檢測(cè)裝置和所述科里奧利元件(113)連接的耦聯(lián)裝置(121)被構(gòu)成用于將所述科里奧利元件(113)在振動(dòng)平面中在與振動(dòng)正交的方向上的偏轉(zhuǎn)耦聯(lián)到所述檢測(cè)裝置上，使得在所述科里奧利元件(113)的相應(yīng)偏轉(zhuǎn)中一用于驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(119，119a)的轉(zhuǎn)矩從所述科里奧利元件(113)傳遞到所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子(119，119a)上。
文檔編號(hào)G01C19/56GK102353368SQ20111015767
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者B·庫(kù)爾曼, D·C·邁澤爾, R·舍本, T·奧姆斯 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司