转速传感器和用于运行转速传感器的方法
【专利摘要】本发明提出一种转速传感器，具有基底和科里奥利元件，该基底具有主延伸平面，其中，该转速传感器这样配置，使得该科里奥利元件能够借助激励器件被激励而沿平行于所述主延伸平面的第一方向进行受激振动，其中，该转速传感器具有用施加补偿力的补偿元件，该补偿力与在激励方向上的偏移具有非线性关系。本发明还涉及一种用于运行转速传感器的方法。
【专利说明】
转速传感器和用于运行转速传感器的方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种转速传感器和一种用于运行转速传感器的方法。
【背景技术】
[0002]这类转速传感器是普遍已知的。这样的转速传感器包括一具有主延伸平面的基底和至少一个科里奥利元件，其中，该科里奥利元件能够借助激励器件被激励而沿激励方向受激振动，该激励方向沿平行于主延伸平面第一方向延伸，从而该科里奥利元件在该激励方向上进行偏移。在转动运动的情况下，根据要探测的对科里奥利元件的力效应来探测探测信号，该力效应例如呈科里奥利元件沿垂直于第一方向的第二方向的另一偏移的形式。由于产生决定的在传感器结构中的缺陷，科里奥利元件的受激振动可以具有沿第二方向的振动分量。在下文中将该不期望的力效应称为正交力。如果该正交力的力效应具有与受激振动相同的频率，则它被称为If正交力。此外还存在2f正交力，它的力效应具有受激振动的两倍频率。用于补偿If正交力的补偿结构是已知的。此外，用于补偿2f正交力的结构也是已知的，这种结构的补偿力具有与激励方向上的偏移的线性关系。但还没有已知用于补偿2f正交力的、补偿力具有与受激振动的非线性关系的结构。
【发明内容】
[0003]与现有技术相比，根据本发明的转速传感器和根据本发明的用于运行转速传感器的方法具有下列的优点:能够补偿与激励方向上的偏移具有非线性关系的2f正交力和/或能够通过有目的地产生有噪声(verrauscht)的信号来优化地匹配转速传感器的调控性(Aussteuerung)。因此能够有利地实现，补偿2f正交力的非线性关系并从而进一步改善信号质量。尤其可以通过有目的地产生有噪声的信号能够设定根据应用特定的用于评估探测信号的集成电路中的A/D转换器的足够大的调控性。这通过这样的方式实现，根据本发明的转速传感器与现有技术不同地包括用于施加补偿力的补偿元件，其中，该补偿力与在激励方向上的偏移具有非线性关系。根据本发明的转速传感器具有至少一个科里奥利元件，即既可以实现具有一个科里奥利元件的实施例或者扩展构造，也可以实现具有多个科里奥利元件的实施例或者扩展构造，尤其可以实现具有两个科里奥利元件的实施例或者扩展构造。
[0004]本发明的有利的构型和扩展构造在从属权利要求以及在参照附图的说明中给出。
[0005]根据一优选的扩展构造规定，在转动运动的情况下，根据要探测的在所述科里奥利元件上的力效应来探测探测信号。通过要探测的作用于所述科里奥利元件上的力效应，例如呈科里奥利元件沿垂直于第一方向的第二方向的另一偏移的形式，能够有利地实施转速测量。
[0006]根据一优选的扩展构造规定，所述补偿元件由固定电极和所述科里奥利元件的槽口形成，其中，该固定电极与所述基底连接并且平行于所述主延伸平面地布置在所述槽口中。由此有利地实现，通过在该固定电极与科里奥利元件之间施加相应的电位差能够激励补偿振动分量。
[0007]根据一优选的扩展构造规定，所述补偿元件激励所述补偿振动分量，其中，该补偿振动分量具有基本上是所述受激振动的频率两倍大的频率。由此有利地实现，补偿2f正交力和/或通过有目的地产生有噪声的信号来最佳地匹配转速传感器的调控性。
[0008]根据一优选的扩展构造规定，所述补偿元件具有镜像对称平面，该镜像对称平面沿着第二方向和垂直于所述主延伸平面走向的第三方向居中地穿过所述槽口延伸。由此有利地实现，能够激励一具有基本上是所述受激振动的频率的两倍频率的补偿振动分量。
[0009]根据一优选的扩展构造规定，所述转速传感器具有相对于所述科里奥利元件基本上结构相同的另一科里奥利元件，该另一科里奥利元件经过弹簧元件与所述科里奥利元件耦合，其中，该另一科里奥利元件能够借助另一激励器件被激励而反平行于所述受激振动进行另一受激振动，其中，所述转速传感器具有用于激励另一补偿振动分量的另一补偿元件，其中，该另一补偿元件尤其具有与所述基底连接的另一固定电极，该另一固定电极平行于所述主延伸平面地布置在所述另一科里奥利元件的另一槽口中。因此以有利的方式提供一种差分转速传感器，它使得能够差分地并从而更精确地评估转速。
[0010]根据一优选的扩展构造规定，所述补偿元件和所述另一补偿元件关于一沿第一方向和第三方向居中地在所述科里奥利元件和所述另一科里奥利元件之间延伸的平面优选相互镜像对称地布置。由此有利地实现，通过所述另一补偿元件能够激励另一补偿振动分量，该另一补偿振动分量反平行于通过所述补偿元件激励的补偿振动分量。
[0011]本发明的另一主题是一种用于运行转速传感器的方法，其中，该转速传感器具有至少一个科里奥利元件、一激励器件和一补偿元件，其中，该科里奥利元件能够借助该激励器件被激励沿一沿着第一方向且平行于所述主延伸平面的激励方向进行受激振动，这导致该科里奥利元件在该激励方向上的偏移，其中，借助补偿元件施加补偿力，其中，该补偿力与所述在激励方向上的偏移具有非线性关系。由此能够有利地实现，与在激励方向上的偏移具有非线性关系的2f正交力能够被补偿和/或通过有目的地产生有噪声的信号能够最佳地匹配转速传感器的调控性。
【附图说明】
[0012]图1中示意地示出根据本发明的一示例性实施方式的转速传感器的俯视图。
[0013]图2中在左侧以俯视图示意地示出在根据本发明的一示例性实施方式转速传感器中的补偿元件，在右侧示意地示出补偿力的与(驱动方向上的)偏移相关的走向。
[0014]图3a、3b和3c中以俯视图示意地示出根据本发明的另外的示例性实施方式的补偿元件。
[0015]图4a和4b中以俯视图示意地示出根据本发明的另外的示例性实施方式的补偿元件。
【具体实施方式】
[0016]在不同的附图中相同的部件始终设有相同的附图标记，因此通常也分别只被命名或者提到一次。
[0017]图1中在俯视的方向上示意地示出根据本发明的示例性实施方式的转速传感器I。转速传感器I具有基底2、科里奥利元件10和另一科里奥利元件20，该基底具有主延伸平面100。科里奥利元件10通过弹簧元件3与该另一科里奥利元件20耦合。此外，科里奥利元件10可以借助未示出的激励器件被激励而沿激励方向进行受激振动12，该激励方向沿平行于主延伸平面100的第一方向X延伸。由此，科里奥利元件10在激励方向上进行在图2中在右侧示出的偏移33。该另一科里奥利元件20可以借助另一未示出的激励器件被激励而进行反平行于受激振动12的另一受激振动22。
[0018]对于围绕平行于第三方向Z的转动轴线的转速4的情况(其中，该第三方向Z垂直于主延伸平面100延伸)，根据要探测的作用于科里奥利元件10上的、例如呈科里奥利元件10的沿垂直于第一方向X的第二方向Y的另一偏移13形式的力效应来探测探测信号。另一科里奥利元件20类似地进行反平行于该另一偏移13、平行于第二方向Y的第三偏移23。所述另一偏移13和该第三偏移23可以借助未示出的探测器件被证实，其中，相应探测信号的差是转速的量度。
[0019]转速传感器I具有用于施加补偿力30的补偿元件14，其中，该补偿力30与在激励方向上的偏移33具有非线性关系，如在图2中右侧所示。补偿元件14由固定电极15和科里奥利元件10的槽口 16形成，其中，固定电极15与基底2连接，平行于主延伸平面100地布置在槽口16中并且相对于第二方向Y沿第一方向X长形地构造。通过在固定电极15和科里奥利元件10之间作用直流电压可以一激励补偿振动分量。补偿元件14具有镜像对称平面，该镜像对称平面沿第二方向Y和第三方向Z居中地穿过槽口 16延伸，从而该补偿振动分量能够以一频率被激励，该频率基本上是受激振动12的频率的两倍大。该补偿振动分量可以通过选择直流电压来任意匹配。
[0020]类似地，转速传感器I包括用于激励另一激励补偿振动分量的另一补偿元件24，其中，该另一补偿元件24尤其具有与基底2连接的另一固定电极25，该另一固定电极平行于主延伸平面100布置在另一科里奥利元件20的另一槽口26内。补偿元件14相对于另一补偿元件24关于沿第一方向X和第三方向Z居中地穿过转速传感器I延伸的对称平面101镜像对称地构造。
[0021]在图2的左侧，在图3a、3b、3c、4a和4b中，示意地示出转速传感器I的局部视图，这些局部图仅放大地图示补偿元件14。在图3a、3b、3c、4b中和图2的左侧，槽口 16这样构造，使得形成科里奥利元件10的突出部11，该突出部沿第二方向Y朝向固定电极15方向延伸并且沿第一方向X关于槽口 16而言居中地布置。此外，固定电极15在图2的左侧、在图3a、3b、3c、和4a中方形地构造。
[0022]在图2的左侧，科里奥利元件10的突出部11具有斜的侧边。在图2的右侧示意地画出具有在图2左侧示出的补偿元件14的转速传感器I的补偿力30的变化曲线。在此，分别在纵坐标31上绘出补偿力30而在横坐标32上绘出在科里奥利元件10在激励方向上的偏移33。补偿力30与在激励方向上的偏移33具有非线性关系，尤其与在激励方向上的偏移33具有四阶关系。
[0023]补偿力30与在激励方向上的偏移33的另外的非线性关系可以通过槽口16的不同形状并因而通过突出部11的不同形状获得。在图3a中，科里奥利元件10的突出部11具有弯曲的侧边。在图3b中科里奥利元件1的突出部11具有阶梯形的侧边。
[0024]在图3c中，科里奥利元件10的突出部11具有斜的侧边，其中，这些侧边具有非直线走向。该非直线走向例如通过附加引入的尖、角和/或齿获得。通过该非直线走向有目的地产生有噪声的信号。该有噪声的信号应保证，A/D转换器(该A/D转换器是用于评估探测信号的根据应用特定的集成电路的组成部分)具有足够的调控性。根据本实施方式，补偿元件14被用于施加干扰力，从而有目的地产生有噪声的信号。因此补偿元件14也可以被称为干扰兀件14并且补偿振动分量也可以被称为干扰振动分量。
[0025]在图4a和4b中示出的补偿元件14具有的力效应反平行于在图3a、3b、3c中和在图2左侧示出的补偿元件14的力效应。在图4a中示出的补偿元件14的槽口 16在右侧具有斜的侧边。在图4b中示出的补偿元件14的槽口 16构造成C形并且固定电极15具有在第二方向Y上尖形收尾的凹进部，该凹进部在第一方向X上在固定电极15的整个尺度范围上延伸。
[0026]根据另一优选实施方式，转速传感器I包括四个If补偿元件17和四个另外的If补偿元件27，其中，If补偿元件17分别具有一在科里奥利元件10中的If补偿槽口 19和一与基底2固定连接的If补偿电极18，该If补偿电极沿第三方向Z嵌入到If补偿槽口 19中。If补偿槽口 19在此分别构造成S形(或者L形)。类似地，另外的If补偿元件27构造在所述另一科里奥利元件20的区域内。If补偿元件17和另外的If补偿元件27设置用于，抑制If正交力并从而改善信号质量。
【主权项】
1.转速传感器(I)，具有基底(2)和科里奥利元件(10)，该基底具有主延伸平面(100)，其中，该转速传感器(I)这样配置，使得该科里奥利元件(10)能够借助激励器件被激励而沿一沿着第一方向(X)且平行于所述主延伸平面(100)的激励方向进行受激振动(12)，这导致该科里奥利元件(10)在该激励方向上的偏移(33)，其中，该转速传感器(I)具有用于施加补偿力(30)的补偿元件(14)，其特征在于，该补偿力(30)与在所述激励方向上的所述偏移(33)具有非线性关系。2.根据权利要求1的转速传感器(I)，其特征在于，在转动运动的情况下，根据要探测的作用于所述科里奥利元件(10)上的力效应来探测探测信号。3.根据以上权利要求之一的转速传感器(I)，其特征在于，所述补偿元件(14)由固定电极(15)和所述科里奥利元件(10)的槽口(16)形成，其中，该固定电极(15)与所述基底(2)连接并且平行于所述主延伸平面(100)地布置在所述槽口(16)中。4.根据以上权利要求之一的转速传感器(I)，其特征在于，所述补偿元件(14)激励一补偿振动分量，其中，该补偿振动分量具有所述受激振动(12)的频率的基本两倍大的频率。5.根据以上权利要求之一的转速传感器(I)，其特征在于，所述补偿元件(14)具有镜像对称平面(102)，该镜像对称平面沿第二方向(Y)和垂直于所述主延伸平面(100)延伸的第三方向(Z)居中穿过所述槽口(16)延伸。6.根据以上权利要求之一的转速传感器(I)，其特征在于，所述转速传感器(I)具有相对于所述科里奥利元件(10)基本上结构相同的另一科里奥利元件(20)，该另一科里奥利元件通过弹簧元件(3)与所述科里奥利元件(10)耦合，其中，该另一科里奥利元件(20)能够借助另一激励器件被激励而反平行于所述受激振动(12)进行另一受激振动(22)，其中，所述转速传感器(I)具有用于激励另一补偿振动分量的另一补偿元件(24)，其中，该另一补偿元件(24)尤其具有与所述基底(2)连接的另一固定电极(25)，该另一固定电极平行于所述主延伸平面(100)地布置在所述另一科里奥利元件(20)的另一槽口(26)中。7.根据以上权利要求之一的转速传感器(I)，其特征在于，所述补偿元件(14)和所述另一补偿元件(24)关于一沿第一方向(X)和第三方向(Z)居中地在所述科里奥利元件(10)和所述另一科里奥利元件(20)之间延伸的平面(101)相互镜像对称地布置。8.用于运行转速传感器(I)的方法，其中，该转速传感器(I)具有至少一个科里奥利元件(10)、一激励器件和一补偿元件(14)，其中，借助该激励器件能够激励该科里奥利元件(10)沿一沿着第一方向(X)且平行于所述主延伸平面(100)的激励方向进行受激振动(12)，这导致该科里奥利元件(10)在该激励方向上的偏移(33)，其中，借助所述补偿元件(14)施加补偿力(30)，其特征在于，该补偿力(30)与所述在激励方向上的偏移(33)具有非线性关系O
【文档编号】B81B7/00GK105841684SQ201610066308
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】O·A·普吕茨, S·策林格
【申请人】罗伯特·博世有限公司