專利名稱：微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于確定轉(zhuǎn)速的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器(MEMS轉(zhuǎn)速傳感器)，包括基底、測量軸線(X軸)、檢測軸線(Y軸)以及驅(qū)動軸線(Z軸)，每個軸線相對彼此正交地安置。轉(zhuǎn)速傳感器還包括在平行于所述基底的X-Y平面內(nèi)安置的第一和第二驅(qū)動模塊，其中每個驅(qū)動模塊借助于中央懸架能夠旋轉(zhuǎn)地連接到所述基底。沿Y軸安置有兩個中央懸架。在每個中央懸架處還設有用于產(chǎn)生驅(qū)動模塊繞驅(qū)動軸線旋轉(zhuǎn)振蕩的驅(qū)動器件。
背景技術：
由美國專利US5635640可知采用MEMS技術并且包括兩個驅(qū)動模塊的傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)速傳感器。兩個驅(qū)動模塊都連接至基底并且相對于基底能夠移位地安置。兩個驅(qū)動模塊借助于彈簧彼此相連，借此實現(xiàn)兩個驅(qū)動模塊繞它們對應的旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)運動。兩個驅(qū)動模塊借助于對應的驅(qū)動器件驅(qū)動以移動，由于中央彈簧所述兩個驅(qū)動模塊同幅地且大體上反相地移動。如果基底繞測量軸線旋轉(zhuǎn)，則在旋轉(zhuǎn)振蕩的驅(qū)動模塊上作用的科氏力使得所述兩個驅(qū)動模塊以(大小)相同且(方向)相反的方式繞檢測軸線旋轉(zhuǎn)或傾斜。由于所述傾斜運動以及導致的驅(qū)動模塊與基底之間距離的變化，在驅(qū)動模塊和基底之間安置的電極產(chǎn)生了允許得出關于基底旋轉(zhuǎn)運動結論的電信號。傳統(tǒng)的科氏轉(zhuǎn)速傳感器例如用于車輛或傳感器能受到?jīng)_擊的其他裝置中。根據(jù)現(xiàn)有技術的轉(zhuǎn)速傳感器的缺點在于所述傳感器對這樣的外力影響相對靈敏。因此獲得不精確的測量，或者傳感器甚至能夠被損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是制造一種基本上抗振的轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器對由于其機械構造產(chǎn)生的所述外部影響不敏感，并且能夠檢測振動效應以防止誤測。本發(fā)明的目的通過具有權利要求1特征的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器被設置用于檢測繞測量軸線(X軸)的轉(zhuǎn)速。所述轉(zhuǎn)速傳感器包括基底以及第一和第二驅(qū)動模塊。測量軸線(X軸)、檢測軸線(Y軸)以及驅(qū)動軸線(Z軸)分別相對于彼此正交地安置。所述第一和第二驅(qū)動模塊在與所述基底平行的X-Y平面內(nèi)安置。每個驅(qū)動模塊借助于中央懸架能夠旋轉(zhuǎn)地連接至所述基底。沿Y軸安置兩個中央懸架，以使得所述兩個驅(qū)動模塊大體上配置成彼此平行。在每個中央懸架處還設有用于產(chǎn)生所述驅(qū)動模塊繞所述驅(qū)動軸線旋轉(zhuǎn)振蕩的驅(qū)動器具。驅(qū)動器具大體上是電極，所述電極通過交變極性產(chǎn)生驅(qū)動模塊繞其中央懸架的振蕩驅(qū)動。為了制造尤其對沖擊不敏感的轉(zhuǎn)速傳感器，根據(jù)本發(fā)明，至少一個彈性連接元件在檢測軸線(Y軸)兩側(cè)并與其隔開地設置在驅(qū)動模塊上。兩個驅(qū)動模塊由此件彼此連接，并且實現(xiàn)兩個驅(qū)動模塊的相互諧調(diào)的振蕩。在轉(zhuǎn)速傳感器受到?jīng)_擊的情況下，所述連接元件還使得兩個驅(qū)動模塊同相而不是反相地偏轉(zhuǎn)。因此，盡管驅(qū)動模塊在正常操作中以完全相反的方式移位，兩個驅(qū)動模塊由于沖擊沿同一方向偏轉(zhuǎn)。通過利用連接元件將兩個驅(qū)動模塊連接，兩個驅(qū)動模塊的同相偏轉(zhuǎn)因而通過在轉(zhuǎn)速傳感器上作用的振動而產(chǎn)生。因此，在基底旋轉(zhuǎn)時的正常操作中，在基底與驅(qū)動模塊之間安置的檢測元件將因而產(chǎn)生完全相反的信號，而在轉(zhuǎn)速傳感器上沖擊的效果是在Y軸同一側(cè)、例如Y軸的左側(cè)上安置的檢測元件產(chǎn)生相同的信號。只要是這種情況的話，則電信號的分析使得作出傳感器上的沖擊已經(jīng)發(fā)生并且已經(jīng)歪曲轉(zhuǎn)速實際測量值的結論。連接元件還進一步確保了系統(tǒng)大致更加穩(wěn)定，這是因為兩個驅(qū)動模塊在沿繞Y軸沿同一偏轉(zhuǎn)的情況下彼此相互影響，并且因而顯著地降低了轉(zhuǎn)速傳感器上與振動狀態(tài)相關的敏感度。驅(qū)動模塊沿X軸(測量軸線)方向包括伸長部。對于驅(qū)動模塊這樣的實施例，連接元件有利地在驅(qū)動模塊的沿X軸方向看過去的最外端連接。因此當驅(qū)動模塊繞驅(qū)動軸線振蕩時，獲得連接元件相對大的偏轉(zhuǎn)。當振動狀態(tài)出現(xiàn)時，因為相對于中央懸架以及驅(qū)動模塊的旋轉(zhuǎn)軸線實現(xiàn)大力臂，所以兩個驅(qū)動模塊彼此施加的力也最有效。在連接元件的有利實施例中，所述元件包括懸臂和彈性連接彈簧。相互作用因此能夠以針對性的方式受影響。特別地，連接彈簧以及懸臂的設計能夠影響兩個驅(qū)動模塊的彼此反相振蕩。連接彈簧因此有利地設置成，連接彈簧在驅(qū)動模塊的朝向彼此移動的端部處被壓縮并且在同時連接模塊遠離彼此移動的相反端被拉伸。在相應的設計中所述彈簧在X-Y平面內(nèi)被設置成非常有彈性。相對于沿Z方向的偏轉(zhuǎn)，所述彈簧允許兩個驅(qū)動模塊針對普通操作也完全相反的偏轉(zhuǎn)，但是在在沿同一方向偏轉(zhuǎn)的情況下在兩個驅(qū)動模塊上產(chǎn)生了特定的推力，這正如轉(zhuǎn)速傳感器上的沖擊效應所能出現(xiàn)那樣。為了確實地影響連接彈簧的特性并且保持轉(zhuǎn)速傳感器的安裝空間盡可能小，連接彈簧伸進在兩個驅(qū)動模塊之間設置的中間空間。為了能夠以期望的方式產(chǎn)生彈性和剛性，連接彈簧因此優(yōu)選為蜿蜒形。在本發(fā)明不同的實施例中，連接元件在兩個驅(qū)動模塊之間安置。因為兩個驅(qū)動模塊的連接對于驅(qū)動模塊彼此朝向和相反的不同運動能更加穩(wěn)定，所以獲得了轉(zhuǎn)速傳感器甚至更好的耐用性。在一特別有利的實施例中，連接元件為借助于彈簧與兩個驅(qū)動模塊相連的第一模塊。如果設置相應的諸如電極的檢測元件，則無論是否用于測量轉(zhuǎn)速或用于檢測振動狀態(tài)，驅(qū)動模塊離開X-Y平面的運動能夠通過所述第一模塊被檢測。因此連接元件優(yōu)選地借助于彈簧連接至驅(qū)動模塊。因此所述連接元件中的兩個被安置以使得它們位于Y軸的相反側(cè)。對于驅(qū)動模塊的反相驅(qū)動運動，彈簧因此被壓縮或伸長，然而連接元件在兩個驅(qū)動模塊之間保持不動。對于為了檢測轉(zhuǎn)速的反相驅(qū)動模塊的偏轉(zhuǎn)來說，連接元件被傾斜以使得連接元件的運動也能借助于所述檢測元件以單獨改變電壓或連同驅(qū)動模塊位置改變的方式被檢測。對于兩個驅(qū)動模塊沿同一Z方向的偏轉(zhuǎn)，兩個連接元件同驅(qū)動模塊一起移位。通過借助于電檢測元件相應檢測所述運動，所述狀態(tài)能夠非常清楚地被確定和分析。為了獲得驅(qū)動模塊和連接元件特別穩(wěn)定的引導，有利的是設置成第一模塊以框架形狀的方式包圍第二模塊，其中所述第二模塊借助于連接彈簧與第一模塊相連。因此獲得連接元件額外的穩(wěn)定性，并且能夠檢測到驅(qū)動模塊的以及框架形第一模塊的以及可選地第二模塊的偏轉(zhuǎn)。為了穩(wěn)定連接元件，有利的是設置成借助于錨固件所述第二模塊優(yōu)選地能夠繞X軸旋轉(zhuǎn)地連接至基底。對于安裝件以及彈簧相應的設計，為了檢測繞X軸的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動模塊以及連接元件的第一和第二模塊都被偏轉(zhuǎn)。因為驅(qū)動模塊在所述情況中通過出現(xiàn)的科氏力被完全相反地偏轉(zhuǎn)，所以發(fā)生連接元件以及連接元件的第一和第二模塊繞第二模塊的支撐件或繞X軸的傾斜運動。然而，如果發(fā)生對傳感器的沖擊，那么兩個驅(qū)動模塊沿同一方向偏轉(zhuǎn)，并且因此尤其導致框架形第一模塊連同驅(qū)動模塊沿Z方向移位。連接元件的能夠僅繞錨固件上X軸移位的第二模塊基本上保持靜止并且使得框架形第一模塊連同驅(qū)動模塊移位回到X-Y平面內(nèi)的初始位置。因此在振動作用后能夠非常迅速且可靠地穩(wěn)定傳感器。如果檢測元件在基底與驅(qū)動模塊和/或第一模塊和/或第二模塊之間安置，那么所述構件離開X-Y平面的運動能夠被檢測并且提供給分析裝置。因而尤其在所述檢測元件形式為一側(cè)在基底上安置的且另一側(cè)在部件的朝向基底的側(cè)部上安置的電極的實施例中，通過無論何時兩個電極之間的距離出現(xiàn)改變都改變電壓而實現(xiàn)檢測。在本發(fā)明的有利實施例中，驅(qū)動模塊通過驅(qū)動元件特別是梳狀電極被驅(qū)動。驅(qū)動元件處的交變電壓使得驅(qū)動元件引起驅(qū)動模塊繞轉(zhuǎn)速傳感器的相應支撐件或Z軸振蕩振動。為了實現(xiàn)驅(qū)動模塊的同步化且精確的振動，設有反饋元件，所述反饋元件檢測驅(qū)動模塊的振蕩式旋轉(zhuǎn)運動并且將相應的信號發(fā)送至驅(qū)動控制器。因此能夠產(chǎn)生被施加至驅(qū)動元件的交變電壓變化并且驅(qū)動模塊的振蕩因而受到影響。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，驅(qū)動模塊借助于多個錨固彈簧在中央懸架上安置。因此驅(qū)動模塊被穩(wěn)定用于在X-Y平面內(nèi)驅(qū)動，但是為了檢測轉(zhuǎn)速并為了檢測和抵抗振動狀況還產(chǎn)生了驅(qū)動模塊的針對性和一致的偏轉(zhuǎn)。為了防止對各個移位的部件造成損傷，可設置各種不同的止擋件。因此止擋件優(yōu)選地安置在驅(qū)動模塊和/或連接元件的第一模塊和/或連接元件的第二模塊之間，以便限制模塊的可移位能力。止擋件大體上設置為能夠無損傷地接收來自相鄰模塊沖擊的凸起或突出物。同樣有利的是止擋件在中央懸架與驅(qū)動模塊之間安置。因此特別有利的是止擋件在基底和/或驅(qū)動模塊和/或連接彈簧之間設置。所述止擋件必須非常堅固地連接至基底并且引起對驅(qū)動模塊和/或連接彈簧或錨固彈簧的移位限制。


本發(fā)明更多的優(yōu)點在接下來的具體實施例中描述。顯示的是:圖1示出了第一實施例，該實施例具有在驅(qū)動模塊上外部地安置的連接元件，圖2示出了第二實施例，該實施例具有在驅(qū)動模塊之間部分安置的連接元件。圖3示出了類似于圖1根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)速傳感器，圖4示出了本發(fā)明的又一實施例，該實施例具有在驅(qū)動模塊之間安置的連接元件，圖5a示出了根據(jù)圖4的驅(qū)動模塊反相振蕩的實施例，圖5b示出了根據(jù)圖4的驅(qū)動模塊同相振蕩的實施例，并且圖5c示出了驅(qū)動模塊以及連接元件反相的偏轉(zhuǎn)。
具體實施例方式圖1的實施例顯示了根據(jù)本發(fā)明具有兩個驅(qū)動模塊2的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器I的示意性俯視圖。驅(qū)動模塊2平行于處在繪圖平面內(nèi)的基底(此處未示出)安置。每個驅(qū)動模塊2借助于錨固件3以及安置在錨固件上的錨固彈簧4連接至基底。錨固彈簧4允許在正交坐標系中繞Z軸旋轉(zhuǎn)。在所述坐標系中，Z軸伸出繪圖平面，而X軸沿驅(qū)動模塊2的縱向設置且Y軸沿驅(qū)動模塊2的橫向設置。因此X軸為測量軸線，意味著轉(zhuǎn)速傳感器能夠確定傳感器或基底繞X軸的旋轉(zhuǎn)。同X軸正交并且位于同一平面內(nèi)的Y軸代表檢測軸線。當基底繞檢測軸線或X軸旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動模塊2相應地繞Y軸移動離開X-Y平面。這種情況由于當驅(qū)動模塊2繞其驅(qū)動軸線或Z軸振蕩時出現(xiàn)的科氏力(Coriolis force)而發(fā)生。所述移位通過位于錨固件3上驅(qū)動模塊2的中央懸架以及安置在錨固件3上且與驅(qū)動模塊2相連的錨固彈簧4成為可能。錨固彈簧4相應地被設置以使得其允許驅(qū)動模塊2繞所討論的錨固件3或Z軸旋轉(zhuǎn)，并且也允許驅(qū)動模塊2繞Y軸樞轉(zhuǎn)。與之相反，大體上驅(qū)動模塊繞X軸不動以便此處不發(fā)生移位。這里需要注意的是繪圖平面向外的方向在以上描述中稱作Z軸。X軸指繪圖平面的橫向方向，并且Y軸指沿繪圖平面的方向。這也適用于各軸彼此平行被移位的情況。兩個驅(qū)動模塊2借助于連接元件5和連接彈簧6彼此連接。沿X方向在每個驅(qū)動模塊2的每端安置一個具有相關聯(lián)連接彈簧6的連接元件5。連接元件5和連接彈簧6導致各驅(qū)動模塊2旋轉(zhuǎn)運動的同步。這確保了當兩個驅(qū)動模塊反相振蕩即使得驅(qū)動模塊2的彼此面向的兩端朝向彼此或遠離彼此移動時，所述模塊以相同頻率振蕩以產(chǎn)生穩(wěn)定的系統(tǒng)，其中在檢測傳感器繞X軸的轉(zhuǎn)速的情況下，兩個驅(qū)動模塊2的偏轉(zhuǎn)導致離開X-Y平面相同的振幅。連接彈簧6由此被設置以使得其允許X-Y平面內(nèi)的偏轉(zhuǎn)，也允許驅(qū)動模塊2繞Y軸的樞轉(zhuǎn)運動，其中對于離開X-Y平面的偏轉(zhuǎn)，連接元件的兩個連接彈簧的運動沿相反的方向發(fā)生，而對于驅(qū)動模塊2在X-Y平面內(nèi)的反相運動，連接元件的兩個連接彈簧的運動沿相同的方向發(fā)生。為了能使驅(qū)動模塊2繞每個錨固件3或者Z軸旋轉(zhuǎn)，設置驅(qū)動元件7。驅(qū)動元件7與驅(qū)動模塊2關聯(lián)并且例如由采用交流電壓供電的梳狀電極組成，從而促使驅(qū)動模塊2繞錨固件3旋轉(zhuǎn)。因此旋轉(zhuǎn)運動根據(jù)梳狀電極的極性(正反)交替進行、即所述旋轉(zhuǎn)運動振蕩，從而產(chǎn)生繞錨固件3的振蕩運動。檢測元件8在基底與驅(qū)動模塊2之間安置。檢測元件8例如為極板電容器(platecapacitor)，所述電容器的電極在基底上設置，并且所述電容器的相反電極在驅(qū)動模塊2的朝向基底的側(cè)部上設置。對于驅(qū)動模塊2繞Y軸的旋轉(zhuǎn)運動，檢測元件8的相反電極間的距離改變，借此產(chǎn)生改變的電信號。所述電信號體現(xiàn)驅(qū)動模塊2的偏轉(zhuǎn)并且因此轉(zhuǎn)而體現(xiàn)于基底繞X軸旋轉(zhuǎn)的運動。因此通過分析檢測元件8的所述電信號能夠確定轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的另一個實施例如圖2所示。對應的示意圖顯示了與圖1實施例構造類似的轉(zhuǎn)速傳感器I。驅(qū)動模塊2借助于錨固件3和錨固彈簧4能夠繞Y軸和Z軸旋轉(zhuǎn)地連接至基底(未示出)。驅(qū)動模塊2借助于驅(qū)動元件7驅(qū)動并且驅(qū)動模塊2離開X-Y平面的偏轉(zhuǎn)借助于檢測元件8檢測。同圖1實施例的區(qū)別在于連接元件5的類型。在圖2的實施例中，連接元件5'在每側(cè)上分成兩部分。雖然連接元件5'連同在其上安置的連接彈簧6'以與圖1中連接元件5類似的方式連接兩個驅(qū)動模塊2，還設置了附加的連接元件5"。連接元件5"借助于連接彈簧6"與每個驅(qū)動模塊2相連。連接元件5"借助于錨固件10和錨固彈簧11也與基底相連。錨固彈簧11被設置成允許繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運動而且也允許連接元件5'和5"繞X軸的旋轉(zhuǎn)運動。如果驅(qū)動模塊2被同相而不是反相驅(qū)動，則連接元件5'和5"這樣的布置尤其有利。因此也造成了驅(qū)動模塊2的回轉(zhuǎn)運動，同時導致在繞X軸轉(zhuǎn)速的情況下繞Y軸的傾斜/傾轉(zhuǎn)運動。因為在這種情況下繞驅(qū)動模塊2的每個錨固件3的旋轉(zhuǎn)振蕩同相地出現(xiàn)，所以由于科氏力導致的驅(qū)動模塊2的偏轉(zhuǎn)是也會是同相的。這意味著兩個驅(qū)動模塊2在同一時間在Y軸的同側(cè)區(qū)域內(nèi)繞Y軸上下傾斜。即使傳感器的耐用性以及作用于轉(zhuǎn)速傳感器上沖擊的檢測不如驅(qū)動模塊2的反相運動那樣有利，根據(jù)本發(fā)明轉(zhuǎn)速的操作在這種模式中同樣是可能的。本發(fā)明的又一實施例如圖3所示。所述實施例轉(zhuǎn)而與圖1的實施例類似。除各種區(qū)別以外此處還尤其選擇了細節(jié)的展示。每個驅(qū)動模塊2借助于四個錨固彈簧4連接至錨固件3。這允許驅(qū)動模塊2繞錨固件3或Z軸均勻的旋轉(zhuǎn)運動，用于根據(jù)箭頭P驅(qū)動該驅(qū)動模塊。驅(qū)動模塊2的驅(qū)動運動反過來發(fā)生在X-Y平面內(nèi)。驅(qū)動元件7的梳狀電極提供了驅(qū)動元件2的驅(qū)動。驅(qū)動電極7包括固定至基底的靜止/固定部件和第二部件組成，其中梳狀電極連接至能夠移位的驅(qū)動模塊2。驅(qū)動元件7的這兩個部件彼此接合并且導致驅(qū)動模塊2繞錨固件3的旋轉(zhuǎn)運動。為了能夠確定并且可選擇地校正由驅(qū)動元件7引起的驅(qū)動模塊2的旋轉(zhuǎn)運動，設置反饋元件12。反饋元件12同樣包括梳狀電極。所述彼此接合的梳狀電極(其中，所述梳狀電極的第一部件轉(zhuǎn)而連接至基底并且所述梳狀電極的第二部件隨驅(qū)動模塊2 —同移位)借助于電壓的相應變化確定驅(qū)動模塊2繞Z軸振蕩的頻率。如果實際頻率和目標頻率之間的差異因此確定，那么驅(qū)動模塊2的頻率能夠通過相應地影響驅(qū)動元件7從而改變，以便轉(zhuǎn)而與目標頻率一致。每個反饋元件12在兩個驅(qū)動元件7之間安置。因此所述反饋元件具有距旋轉(zhuǎn)軸Z幾乎相同的距離，并且因而能夠以同驅(qū)動元件7類似的精度操作。沿X方向可以看出，兩個驅(qū)動模塊2在其各端與連接元件5"'相連。連接元件5"，以在驅(qū)動模塊2上固定安置的懸臂的形式設置。在連接元件5"，的兩個懸臂之間安置連接彈簧6"，。連接彈簧6"，伸進兩個驅(qū)動模塊2之間的中間空間并且形式為蜿蜒形。連接元件5"，同連接彈簧6"，一起允許驅(qū)動模塊在X-Y平面內(nèi)的反相移位以及允許驅(qū)動模塊2從X-Y平面偏轉(zhuǎn)離開，從而檢測轉(zhuǎn)速。該偏轉(zhuǎn)同樣反相出現(xiàn)。驅(qū)動模塊2離開X-Y平面的旋轉(zhuǎn)運動借助于箭頭符號S顯示。與驅(qū)動模塊2的驅(qū)動運動類似，該旋轉(zhuǎn)運動同樣反相發(fā)生。為了防止對驅(qū)動模塊2或其他元件造成損傷設置了止擋件。在圖3的實施例中，止擋件13連接至基底并且伸進錨固彈簧4的區(qū)域中。在驅(qū)動模塊2過渡偏轉(zhuǎn)的情況下，錨固彈簧4將撞在止擋件13上從而防止過渡彎曲對驅(qū)動模塊2或彈簧4造成損傷。除了實現(xiàn)驅(qū)動模塊繞Z軸良好的旋轉(zhuǎn)運動以外，借助于四個錨固彈簧4將驅(qū)動模塊2連接至錨固件3還實現(xiàn)了良好的振動穩(wěn)定性。因此對作用于傳感器I上的相應沖擊，驅(qū)動模塊2能夠沿X軸和Y軸傾斜/傾轉(zhuǎn)。在沖擊情況下沿同一方向驅(qū)動模塊2的所述運動能夠由檢測元件確定，其中所述檢測元件在此未示出但是與圖1和2中的驅(qū)動元件類似地設置。并非是以在傳統(tǒng)操作中所期望的檢測元件8的各個電極相反地分開或接近的方式，這種確定是以所述各個電極沿同一方向出現(xiàn)分開或接近的方式實現(xiàn)。如果這種沿同一方向的分開或接近被檢測到的話，則認定振動狀態(tài)，從而必須清理或棄用本應確定傳感器I轉(zhuǎn)速的測量結果。又一個實施例在圖4中示出。圖4的實施例最適合于振動狀態(tài)能夠消除的情況并且保護傳感器I不被損傷。在圖中所示的實施例中，驅(qū)動模塊2距彼此以相對大的距離安置。兩個錨固件3沿Y軸布置并且允許以與前述實施例類似的方式驅(qū)動元件7、反饋元件12以及相應的錨固彈簧4 一起繞錨固件3的旋轉(zhuǎn)運動。當科氏力由于轉(zhuǎn)速而出現(xiàn)并繞X軸作用于傳感器I上時，驅(qū)動模塊2轉(zhuǎn)而繞Y軸并且離開X-Y平面地偏轉(zhuǎn)。驅(qū)動模塊2離開X-Y平面的所述旋轉(zhuǎn)運動借助于箭頭符號S顯示。與驅(qū)動模塊2的驅(qū)動運動類似，該旋轉(zhuǎn)運動反相發(fā)生。所述實施例的驅(qū)動模塊2包括在驅(qū)動模塊之間的連接元件5""。連接元件5""借助于連接彈簧6""與驅(qū)動模塊2相連。連接元件5""包括第一模塊14和第二模塊
15。第一模塊14以框架形方式包圍第二模塊15并且借助于連接彈簧6""與驅(qū)動模塊2相連。第一模塊14借助于附加的連接彈簧16也同第二模塊15相連。連接彈簧16允許第一模塊14在X-Y平面內(nèi)相對于第二模塊15能夠移位。因此第一模塊14沿Y方向的可移位性成為可能。連接彈簧6""沿X方向和Z方向為剛性，以使得驅(qū)動模塊2的運動借助于連接彈簧16同時引起第一模塊14和第二模塊15的運動。第二模塊15借助于彈簧17在附加的錨固件19上安置。彈簧17被設計以使得繞X軸的旋轉(zhuǎn)運動成為可能。因此確保了對于驅(qū)動模塊2離開X-Y平面的偏轉(zhuǎn)，連接元件5""繞錨固件18或X軸的傾斜能夠發(fā)生。能夠檢測驅(qū)動模塊2與連接元件5""之間的、特別是第一模塊14與第二模塊15之間的距離變化的檢測元件在驅(qū)動模塊2和/或連接元件5""與基底之間安置。相應的旋轉(zhuǎn)運動通過箭頭符號S顯示。在第一模塊14和第二模塊15之間安置有止擋件19，所述止擋件用于防止過度偏轉(zhuǎn)情況下對彈簧元件或第一或第二模塊造成損傷。同樣的功能適用于在第一模塊14外部上安置的止擋件20。所述止擋件防止驅(qū)動模塊2和第一模塊14以及在驅(qū)動模塊與第一模塊之間安置的連接彈簧6""受到損傷。如果在傳感器I上出現(xiàn)振動狀態(tài)，則正如由于驅(qū)動元件7所出現(xiàn)的，驅(qū)動模塊2不會沿相反方向從X-Y平面傾斜出。實際上，兩個驅(qū)動模塊2沿同一方向從X-Y平面傾斜出。只要是這種情況的話，由于彈簧17的彈性特性，第一模塊14因此如所設置那樣移位離開X-Y平面而第二模塊15保持不變。第一模塊14因此借助于連接彈簧16相對于第二模塊15大體上平行于X-Y平面并且離開X-Y平面地移位，并且接近或遠離基底。這轉(zhuǎn)而能夠通過在第一模塊14與基底之間安置的檢測元件8由電信號的變化來確定。所示的轉(zhuǎn)速傳感器I的構造提供了轉(zhuǎn)速傳感器I的尤其穩(wěn)定且抗振的構造。由于可發(fā)覺的振動狀態(tài)造成的誤測也能非常可靠地防止。圖4的轉(zhuǎn)速傳感器I的不同狀態(tài)在圖5a、5b和5c中示出。因此圖5a顯示了驅(qū)動模塊2的反相運動?？梢钥闯觯?qū)動模塊2沿順時針和逆時針方向繞錨固件3移位。反饋元件12在錨固件3附近安置。連接元件5""基本上保持靜止。根據(jù)圖5b，顯示了同相轉(zhuǎn)速傳感器I的操作。因此兩個驅(qū)動模塊沿同一順時針或逆時針方向樞轉(zhuǎn)。力因此在連接元件5""的第一模塊14上施加，以使得所述第一模塊14相對于第二模塊15移位。所有所述元件的移位發(fā)生在X-Y平面內(nèi)。
根據(jù)圖5c，出現(xiàn)繞X軸的轉(zhuǎn)速，借此出現(xiàn)作用在驅(qū)動模塊2上的科氏力。根據(jù)圖5c的偏轉(zhuǎn)沿相反的方向發(fā)生，由此能夠推斷驅(qū)動模塊2也被反相地驅(qū)動。驅(qū)動模塊2繞Y軸沿相反方向的傾斜使得連接元件5""也傾斜。因為所述連接元件由于錨固件18和彈簧17僅能繞X軸旋轉(zhuǎn)，所以連接元件5""沿著兩個錨固件18繞X軸傾斜。因此相對于位于下面的基底距連接元件5""距離發(fā)生改變。在連接元件之間安置的檢測元件8 (此處未示出)能夠借助電信號的改變檢測距離的所述改變，并且因此檢測轉(zhuǎn)速傳感器繞X軸相應的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明并不限于所示的實施例。特別地，本發(fā)明不限于所示的單獨構件的形式，不限于由權利要求而產(chǎn)生的所述形式的范圍。任何時候可以做出對公布以及適用權利要求范圍的修改。
權利要求
1.一種用于檢測轉(zhuǎn)速的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其包括: 基底； 測量軸線(X軸)、檢測軸線(Y軸)以及驅(qū)動軸線(Z軸)，每個軸線相對彼此正交地安置； 在平行于所述基底的X-Y平面內(nèi)安置的第一和第二驅(qū)動模塊(2)，每個驅(qū)動模塊(2)借助于中央懸架能夠旋轉(zhuǎn)地連接至所述基底，沿Y軸安置兩個中央懸架； 用于在每個中央懸架處產(chǎn)生所述驅(qū)動模塊(2)繞驅(qū)動軸線(Z)的旋轉(zhuǎn)振蕩的驅(qū)動器具， 其特征在于 至少一個彈性連接元件(5)在Y軸兩側(cè)并與其隔開地設置在每個所述驅(qū)動模塊(2)上，所述連接元件用于連接所述兩個驅(qū)動模塊(2)并以相互諧調(diào)的方式使得所述兩個驅(qū)動模塊振蕩。
2.如前一權利要求所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述連接元件(5)連接在所述驅(qū)動模塊(2)的沿X軸方向的最外端處。
3.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述連接元件(5)包括懸臂以及彈性連接彈簧(6〃，)。
4.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述連接彈簧(6" / )伸進所述兩個驅(qū)動模塊之間的中間空間。
5.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述連接元件(5)在所述兩個驅(qū)動模塊(2)之間安置。
6.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述連接元件(5)為借助于彈簧(6〃，)與所述兩個驅(qū)動模塊(2)相連的第一模塊(14)。
7.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述第一模塊(14)以框架的形狀包圍第二模塊(15)，并且借助于連接彈簧(16)與所述第二模塊相連。
8.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述連接元件(5)、優(yōu)選所述第二模塊(15)借助于錨固件能夠繞X軸旋轉(zhuǎn)地連接至所述基底。
9.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，在所述基底與所述驅(qū)動模塊(2)和/或所述第一模塊(14)和/或所述第二模塊(15)之間安置有檢測元件(8)。
10.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，在所述驅(qū)動模塊(2)上安置有驅(qū)動元件(7)。
11.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，反饋元件(12)與所述驅(qū)動元件(7)關聯(lián)。
12.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，所述驅(qū)動模塊(2)借助于多個錨固彈簧(4)在所述中央懸架上安置。
13.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，在所述驅(qū)動模塊(2)和/或所述第一模塊(14)和/或所述第二模塊(15)之間安置有用于限制所述模塊(2、14、15)移位能力的止擋件(19、20)。
14.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，在所述中央懸架與所述驅(qū)動模塊(2)之間安置有止擋件(21 )。
15.如前述權利要求其中一項或多項所述的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于，在所述基底和/或所述驅(qū)動模塊(2)和/或所述連接彈簧(4)之間安置有止擋件(13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測轉(zhuǎn)速的微機械科氏轉(zhuǎn)速傳感器，包括基底，測量軸線(X軸)、檢測軸線(Y軸)以及驅(qū)動軸線(Z軸)，每個軸線相對彼此正交地安置，以及在平行于所述基底的X-Y平面內(nèi)安置的第一和第二驅(qū)動模塊(2)。每個驅(qū)動模塊(2)借助于中央懸架能夠旋轉(zhuǎn)地連接至所述基底。沿Y軸安置兩個中央懸架。驅(qū)動器件用于產(chǎn)生在每個中央懸架處所述驅(qū)動模塊(2)繞驅(qū)動軸線(Z)的旋轉(zhuǎn)振蕩。在Y軸兩側(cè)并間隔Y軸的每個驅(qū)動模塊(2)上安置至少一個彈性的連接元件(5)，所述連接元件用于連接和相互諧調(diào)地振蕩兩個所述驅(qū)動模塊(2)。
文檔編號G01C19/5712GK103175982SQ20121056324
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2011年12月23日
發(fā)明者亞歷桑德魯·羅基, 阿道夫·詹巴斯蒂亞尼 申請人:馬克西姆綜合產(chǎn)品公司