三轴旋转加速度传感器的制作方法

本发明涉及一种具有基底和相对于基底可运动的质量以及将质量相对于基底可运动地悬挂的悬挂器件的微机械式旋转加速度传感器，其中，旋转加速度传感器件有用于探测质量相对于静止位置的偏转状态的探测器件，其中，探测器件包括第一探测单元，该第一探测单元用于探测质量的基于旋转加速度传感器围绕第一轴的旋转加速度的、在质量围绕基本垂直于基底的主延伸平面的第一轴枢转的意义上的偏转状态。

背景技术：

这种旋转加速度传感器是普遍公知的。例如公开文件DE 199 38 206 A1公开了一种用于探测旋转加速度传感器围绕垂直于基底的主延伸平面的轴的旋转加速度的旋转加速度传感器。

然而未提出旋转加速度传感器，它的探测器件除了如上所述的第一探测单元之外还包括第二探测单元，该第二探测单元用于探测质量的基于旋转加速度传感器围绕第二轴的旋转加速度的、在质量围绕基本平行于基底的主延伸平面的第二轴枢转的意义上的偏转状态。

技术实现要素：

相对于现有技术，根据从属权利要求的根据本发明的旋转加速度传感器件有其优点，即：根据本发明的旋转加速度传感器的探测器件包括第二探测单元，该第二探测单元用于探测质量的基于旋转加速度传感器围绕第二轴的旋转加速度的、在质量围绕基本平行于基底的主延伸平面的第二轴枢转的意义上的偏转状态。由此可借助微机械结构以紧凑、机械牢固且成本低的方式实现用于探测沿着两个相互垂直延伸的轴的旋转加速度的旋转加速度传感器。也可以以紧凑、机械牢固且成本低的方式实现用于探测沿着三个相互垂直延伸的轴的旋转加速度的旋转加速度传感器的扩展方案。

本发明的有利构型和扩展方案可由从属权利要求以及参照附图的说明内容中得出。

根据优选扩展方案设置为，探测器件包括第三探测单元，该第三探测单元用于探测质量的基于旋转加速度传感器围绕第三轴的旋转加速度的、在质量围绕基本平行于主延伸平面并且基本垂直于第二轴的第三轴枢转的意义上的偏转状态。由此可借助微机械结构以紧凑、机械牢固且成本低的方式实现用于探测沿着三个相互垂直延伸的轴的旋转加速度的旋转加速度传感器。

根据优选扩展方案设置为，质量构造为环形盘，其中，环形盘在静止位置上基本在基本平行于主延伸平面的平面中延伸，其中，旋转加速度传感器在环形盘中点区域中具有相对于基底固定的连接点，其中，环形盘通过悬挂器件与连接点连接。因此，以行利的方式实现用于探测围绕一个轴和/或围绕两个相互垂直延伸的轴和/或围绕三个相互垂直延伸的轴的旋转加速度的旋转加速度传感器。

根据优选扩展方案设置为，悬挂器件包括至少一个弹簧、尤其是扭转弹簧和/或弯曲弹簧，其中，弹簧的数量大于2，尤其为3、4、5、6、7、8、9、10，其中，弹簧通过连接点与基底连接。因此，以有利的方式实现质量或环形盘相对于基底可运动地悬挂。质量或环形盘尤其可围绕第一轴和/或围绕第二轴和/或围绕第三轴枢转。弹簧的大于2的数量使得旋转加速度传感器相对于线性加速度的探测而言尤其牢固。此外，这种牢固性随着弹簧数量的增加而提高。通过将弹簧分别通过连接点与基底连接，可实现紧凑且成本低的旋转加速度传感器。

根据优选扩展方案设置为，第一探测单元包括至少一个第一电极，其中，第一电极基本被构造为片状，其中，第一电极基本垂直于主延伸平面延伸，其中，第一电极基本沿着环形盘的径向线延伸，该径向线从连接点出发并且平行于主延伸平面延伸，其中，第一电极如此被布置在基底上，使得该第一电极至少部分伸进环形盘的槽口内，其中，尤其至少两个第一电极基本沿着对置的径向线并且基本与第一轴或连接点距离相同地被布置。因此，可以以有利的方式，基于旋转加速度传感器围绕第一轴的旋转加速度来探测质量或者环形盘围绕基本垂直于基底的主延伸平面的第一轴枢转的意义上的、质量或环形盘相对于静止位置的偏转状态。

根据优选扩展方案设置为，第二探测单元包括至少一个第二电极，其中，第二电极基本被构造为片状，其中，第二电极基本平行于主延伸平面延伸并且至少部分被布置在基底与质量之间，其中，至少两个第二电极基本沿着第三轴并且基本与第一轴或与连接点距离相同地被布置。因此，可以通过有利的方式，基于旋转加速度传感器围绕第二轴的旋转加速度来探测质量或者环形盘围绕基本平行于基底的主延伸平面的第二轴枢转的意义上的、质量或环形盘相对于静止位置的偏转状态。

根据优选扩展方案设置为，第三探测单元包括至少一个第三电极，其中，第三电极基本被构造为片状，其中，第三电极基本平行于主延伸平面延伸并且至少部分被布置在基底与质量之间，其中，至少两个第三电极基本沿着第二轴并且基本与第一轴或与连接点距离相同地被布置。因此，可以以有利的方式，基于旋转加速度传感器围绕第三轴的旋转加速度来探测质量或者环形盘围绕基本平行于主延伸平面且基本垂直于第二轴的第三轴枢转的意义上的、质量或环形盘相对于静止位置的偏转状态。

根据优选扩展方案设置为，第二探测单元包括至少一个第四电极，其中，第四电极基本被构造为片状，其中，第四电极基本平行于主延伸平面延伸并且被布置在质量的与第二电极对置并且背离基底的侧面上，其中，至少两个第四电极基本沿着第三轴并且基本与第一轴或与连接点距离相同地并且在第一轴或连接点的对置侧面上被布置。由此，可以通过有利的方式，基于旋转加速度传感器围绕第二轴的旋转加速度来探测质量或者环形盘围绕第二轴枢转的意义上的、质量或环形盘的偏转状态。由此尤其可能以有利的方式实现差分分析。

根据优选扩展方案设置为，第三探测单元包括至少一个第五电极，其中，第五电极基本被构造为片状，其中，第五电极基本平行于主延伸平面延伸并且被布置在质量的与第三电极对置并且背离基底的侧面上，其中，至少两个第五电极基本沿着第二轴并且基本与第一轴或与连接点距离相同地并且在第一轴或连接点的对置侧面上被布置。由此，可以通过有利的方式，基于旋转加速度传感器围绕第三轴的旋转加速度来探测质量或者环形盘围绕第三轴枢转的意义上的、质量或者环形盘的偏转状态。由此尤其可能以有利的方式实现差分分析。

根据优选扩展方案设置为，旋转加速度传感器包括用于固定第四电极和/或第五电极的支架，其中，支架通过连接点固定在基底上。由此，可以以紧凑、机械牢固且成本低的方式实现一种用于探测沿着一个和/或两个和/或三个相互垂直延伸的轴的包括差分分析在内的旋转加速度的旋转加速度传感器。

附图说明

图1在示意性视图中示出根据本发明的示例性实施方式的旋转加速度传感器的俯视图。

图2在示意性视图中示出根据图1的旋转加速度传感器的剖视图。

图3在示意性视图中示出根据本发明的另一种示例性实施方式的旋转加速度传感器的俯视图。

图4在示意性视图中示出根据图3的旋转加速度传感器的剖视图。

具体实施方式

在不同附图中，相同零件始终设有相同的参考标记，因此通常分别仅命名或提到一次。

在图1的示意性视图中示出根据本发明的示例性实施方式的旋转加速度传感器1。旋转加速度传感器1具有在图2中示出的具有主延伸平面100的基底3、可运动的质量5、悬挂器件7和探测器件11。

在图1中示例性示出的质量5构造为环形盘5。环形盘5在静止位置中基本处于基本平行于主延伸平面100的平面上。此处质量5的几何结构显然并不局限于环形盘5。质量5例如可构造为框架式盘、圆形盘、四面体和/或其它的三维形状。在示例性示出的环形盘5的中心处，旋转加速度传感器1具有相对于基底固定的连接点33，其中，环形盘5通过悬挂器件7与连接点33连接。也可设想的是，旋转加速度传感器1具有一个以上相对于基底固定的连接点33。例如，旋转加速度传感器1对于此处示出的相对于基底固定的连接点33附加地或者替代地在环形盘5中点区域中和/或在环形盘5的径向朝外指向的区域中具有其他相对于基底固定的连接点33。此外，环形盘5具有用于接收第一探测单元13的各两个第一电极35的六个槽口29。借助于在六个槽口29中的每一个内部布置各两个第一电极35，可以以有利的方式实现包括差分分析在内的围绕第一轴15的旋转加速度的探测。

在图1中示例性示出的悬挂器件7具有四个弹簧31，该弹簧与环形盘5并且通过连接点33与基底3连接。此处示出的弹簧31相对于扭转运动和相对于弯曲运动柔性地构造。在替代的实施例中，还可设想替代的悬挂器件，例如位于环形盘5的径向朝外指向的区域中的弹簧31。

在图1中示例性示出的探测器件11包括第一探测单元13、第二探测单元17以及示例性的第三探测单元21。

此处示出的实施例的第一探测单元13包括12个基本被构造为片状的第一电极35，该第一电极垂直于主延伸平面100并且呈星状沿环形盘5的径向延伸。此处两个第一电极35分别伸入环形盘5的六个槽口29的其中一个中。例如也可设想，第一电极35被布置在环形盘5的径向内侧区域中和/或在径向外侧区域中。此处例如可设想，为了探测，电极与环形盘5的梳状结构相互作用。

第二探测单元17和第三探测单元21在此处示出的实施例中优选同样地被构造，但以围绕连接点33转动一个直角的方式相对布置。第二探测单元17包括两个片状构造的第二电极37，该第二电极基本平行于主延伸平面100并且至少部分被布置在基底3与质量5之间。此处两个第二电极37基本与连接点33距离相同地沿着第三轴23布置。第三探测单元21包括两个片状构造的第三电极39，该第三电极基本平行于主延伸平面100并且至少部分被布置在基底3与质量5之间。此处两个第三电极39基本与连接点33距离相同地沿着第二轴19布置。

图1中示例性示出的旋转加速度传感器1的工作方式如下。如果存在旋转加速度传感器1的围绕第一轴15的旋转加速度，那么，质量5在围绕第一轴15枢转的意义上由图1中示出的质量5的状态偏转出来。这种偏转由第一探测单元13感测。如果存在旋转加速度传感器1围绕第二轴19的旋转加速度，那么，质量5在围绕第二轴19枢转的意义上由图1中示出的质量5的状态偏转出来。这种偏转由第二探测单元17感测。如果存在旋转加速度传感器1围绕第三轴23的旋转加速度，那么，质量5在围绕第三轴23枢转的意义上由图1中所示的质量5的状态偏转出来。这种偏转由第三探测单元21感测。

在图2中，在根据图1的旋转加速度传感器的剖视图中示出旋转加速度传感器1。在图2中示出基底3、连接点33、两个第二电极37和环形盘5。

在图3中示出根据本发明的另一种示例性实施方式的旋转加速度传感器俯视图的示意性视图。在该示例性实施方式中，第二探测单元17除了两个第二电极37之外还包括两个第四电极43。此处两个第四电极43基本构造为片状，并且基本平行于主延伸平面100延伸，并且布置在质量5与第二电极37对置的侧面上。如同第二探测单元17在质量5的背离基底3的侧面上包括附加的第四电极43，第三探测单元21同样也在质量5的背离基底3的侧面上具有两个第五电极47。此处第五电极47与第四电极43相似地构造。此外，第五电极47相对于第三电极39的布置与第四电极43相对于第二电极37的布置相似。另外，在图3中示出通过连接点33固定在基底3上的、用于保持两个第四电极43和两个第五电极47的保持装置49。此处所示的保持装置49相对于旋转加速度而言刚性且机械牢固地构造。

在图4中，在根据图3的剖视图中示出旋转加速度传感器1。此处特别可以看出两个第二电极37和两个第四电极43相对于质量5的相对位置。