转速传感器的制造方法

转速传感器的制造方法
【专利摘要】提出一种转速传感器，其中转速传感器的第一科里奥利质量具有第一和第二分区，转速传感器的第二科里奥利质量具有第三和第四分区，在第一分区对面设置与其构成第一电容的第一电极，在第二分区对面设置与其构成第二电容的第二电极，在第三分区对面设置与其构成第三电容的第三电极，在第四分区对面设置与其构成第四电容的第四电极，第一和第二科里奥利质量在衬底或驱动装置上的连接和各电极的布置和构造使得在围绕第一方向的旋转加速度下通过各分区的与探测方向平行的偏转或对各分区的与探测方向平行的力作用引起的第一和第三电容以及第二和第四电容的变化或者第一和第二电容以及第三和第四电容的变化相互补偿。
【专利说明】转速传感器
【技术领域】
[0001]本发明从根据独立权利要求的前序部分所述的转速传感器出发。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知了转速传感器。例如由出版文献W003064975A1公开了一种具有两个振动质量元件的转速传感器。用于测量围绕与传感器的衬底的主延伸平面平行的方向的转速的微机械转速传感器通常借助平面振动的质量实现或作为在平面内转动的质量实现，其在出现围绕与主延伸平面平行的方向的旋转运动的情况下在探测方向上——即与主延伸平面垂直地经受科里奥利力。所述科里奥利力在此或者通过位置反向调节所需的静电反作用力(闭环调节)求得或者例如通过由至衬底的距离变化引起的电容变化来测量(开环运行)。典型地，这种已知的转速传感器具有两个能够振动的质量(分振动器)，其被驱动成反平行模式。在存在转速的情况下通过科里奥利力激励反平行的探测振动，电容式地检测所述探测振动并且借助分析处理电子电路将其换算成转速。现有技术是，分振动器由驱动振动器和科里奥利振动器构造。驱动振动器仅仅参与驱动振动而不参与探测振动。科里奥利振动器不仅参与驱动振动而且参与探测振动。除科里奥利力以外，对于实际相关的使用情况存在其他的力，传感器或传感器的部件经受所述其他的力并且所述其他的力同样可以引起信号或者可以使分配给科里奥利力的信号失真，尤其是由线性加速度和由旋转加速度引起的惯性力。这些力的出现不利地导致运行中的误差信号，因为例如围绕灵敏轴的转动振动形式的旋转加速度直接导致转速信号。尤其当以驱动转速传感器的频率与科里奥利力同相地进行转动振动时，导致特别大的可干扰性。

【发明内容】

[0003]因此，本发明的任务是，提供一种转速传感器和一种用于运行转速传感器的方法，其不具有现有技术的缺点并且不仅对与探测方向平行的线性加速度而且对根据转速传感器的灵敏方向的旋转加速度不灵敏。
[0004]根据本发明的根据独立权利要求的转速传感器相对于现有技术具有以下优点:其对关于围绕与第一方向相应的方向(即与转速传感器的灵敏方向或者测量方向相应的那个方向)旋转的旋转加速度形式的和与转速传感器的探测方向平行的线性加速度形式的干扰加速度不灵敏，或者这种干扰加速度的影响与实际上待探测的、围绕相应方向的转速的影响可能不同。根据本发明，科里奥利质量被如此构造或连接(在衬底上或驱动装置上)并且第一、第二、第三和第四电极被如此构造，使得在围绕灵敏方向、即围绕第一方向的转速加速度的情况下通过科里奥利质量的第一、第二、第三和第四分区的偏转或对科里奥利质量的第一、第二、第三和第四分区的力作用在与探测方向平行的方向上引起的
[0005]-或者第一和第二电容的变化以及第二和第四电容的变化
[0006]-或者第一和第二电容的变化以及第三和第四电容的变化
[0007]相互补偿。由此可以以有利的方式通过转速传感器(以科里奥利质量在衬底上或在驱动装置上悬挂或连接的形式和以第一、第二、第三和第四电极的构造的形式)的机械构造并且通过转速传感器(以在第一、第二、第三和第四分区的偏转或对第一、第二、第三和第四分区的力作用的情况下第一、第二、第三和第四电容的电容变化的最终得到的测量信号的形式)引起:旋转加速度甚至对待分析处理的测量信号没有影响或者仅仅以很受抑制的形式影响所述测量信号。
[0008]根据本发明，转速传感器如此构造，使得探测到围绕与衬底的主延伸平面平行地延伸的第一方向的转速(也就是说，在感器或感器的情况下，因此在其敏感方向是围绕与主延伸平面平行地延伸的第一方向的转动的转速传感器的情况下)。在这种情况下，驱动装置如此设置，使得其与垂直于第一方向延伸的驱动方向平行地驱动第一科里奥利质量和第二科里奥利质量，其中所述驱动方向同样与主延伸平面平行地延伸。然后，探测方向与主延伸平面垂直地延伸。
[0009]本发明的构型和扩展方案由从属权利要求以及参考附图的描述得出。
[0010]根据本发明的一种优选扩展方案规定，驱动装置具有第一驱动元件和第二驱动元件，其中所述第一驱动元件与驱动方向平行地驱动第一科里奥利质量，其中第二驱动元件与驱动方向平行地驱动第二科里奥利质量，其中第一科里奥利质量配置成相对于第一驱动元件围绕与第一方向平行的第一倾覆轴可倾覆，其中第二科里奥利质量相对于第二驱动元件围绕与第一方向平行的第二倾覆轴可倾覆。由此有利地可能的是，特别好地补偿进行干扰的旋转加速度、尤其是具有驱动振动的频率范围内的频率分量的旋转加速度的影响并且因此使其与相应的转速相区分。
[0011]根据本发明的另一优选扩展方案规定，
[0012]-对于与第一科里奥利质量的主延伸平面平行的每面积单元，第一分区和第二分区具有不同的质量，并且对于与第二科里奥利质量的主延伸平面平行的每面积单元，第三分区和第四分区具有不同的质量，或者
[0013]-第一科里奥利质量的与主延伸平面平行的每面积单元的质量随着距转速传感器的平行于第一方向延伸的对称轴的距离的增加而下降(尤其是与距对称轴的距离的平方成反比)，并且第二科里奥利质量的与主延伸平面平行的每面积单元的质量随着距转速传感器的平行于第一方向延伸的对称轴的距离的增加而下降。由此根据本发明有利地可能的是，对于一方面是旋转加速度而另一方面是转速的情况引起不同的运动行为或不同的偏转或对第一和第二科里奥利质量的第一和第三分区或对第二和第四分区的不同的力作用，从而在与第一、第二、第三和第四电极的电极布置的实施的相互作用中产生旋转加速度的影响(在测量信号中)的抑制和补偿。
[0014]根据本发明的另一优选扩展方案规定，
[0015]-在围绕第一方向的旋转加速度的情况下，第一分区和第三分区的(与探测方向平行的)偏转或力作用比第二分区和第四分区的(与探测方向平行的)偏转或力作用更大，并且与第一电极和第三电极的主延伸平面平行的面比与第二电极和第四电极的主延伸平面平行的面更小，或者
[0016]-在围绕第一方向的旋转加速度的情况下，第一分区、第二分区、第三分区和第四分区的(与探测方向平行的)偏转或力作用大小相同，并且与第一电极、第二电极、第三电极和第四电极的主延伸平面平行的面大小相同。[0017]由此，根据本发明以有利的方式可能的是，在测量信号中补偿旋转加速度的影响。
[0018]根据本发明的另一优选扩展方案规定，第一科里奥利质量与第一驱动元件借助第一扭转悬挂装置在第一倾覆轴的区域中连接，并且第二科里奥利质量与第二驱动元件借助第二扭转悬挂装置在第二倾覆轴的区域中连接。由此，根据本发明有利地可能的是，可实现转速传感器的特别简单但稳健的机械结构。
[0019]根据另一优选扩展方案规定，
[0020]-驱动装置被配置用于在驱动方向上分别彼此反向地驱动第一科里奥利质量和第二科里奥利质量，或者
[0021]-驱动装置具有驱动框架，其中驱动框架具有四个角形元件，其在框架的角部中可转动偏转地连接在衬底上，其中角形元件中的各两个彼此通过U形的弹簧元件彼此连接。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]在附图中示出和在随后的描述中详细解释本发明的实施例。
[0023]图1作为根据现有技术的Qy传感器分别示出传统的转速传感器的原理示图；
[0024]图2至5示出根据本发明的转速传感器的不同的实施变型方案。
[0025]在不同的附图中，相同的部分总是标有相同的参考标记并且因此通常分别也仅命名或提到一次。
【具体实施方式】
[0026]图1中示出传统的、尤其是微机械地制造的转速传感器100的原理示图，其设置用于检测围绕第一方向OR (在Qy传感器的图1和2的示例中这相应于y轴)的转速并且在衬底101上实现，所述衬底具有主延伸平面110并且对于传感器或者转速传感器也预给定所述主延伸平面。这种转速传感器包括两个能够振动的质量(分振动器)，其以反平行模式沿着与第一方向OR垂直的驱动方向AR (在图1的示例中这相应于X轴)被驱动。在存在转速的情况下，通过科里奥利力激励反平行的探测振动(与探测方向DR平行，所述探测方向不仅与第一方向OR垂直而且与驱动方向AR垂直)，所述探测振动被电容式地检测并且借助分析处理电子电路换算成转速。衬底101与主延伸平面110仅仅在附图1中绘出，但在所有附图1至5中同样存在，因为所有这些附图表示传感器结构的俯视图，也就是说，绘图平面相应于主延伸平面110。传统上，转速传感器的这种分振动器包括作为驱动装置I的驱动振动器和作为第一科里奥利质量5的科里奥利振动器。另一个分振动器包括第二科里奥利质量5’。驱动装置I包括第一驱动元件12和第二驱动元件12’并且与驱动方向AR平行地(并且根据反平行的振动模式)借助第一驱动元件12驱动第一科里奥利质量5并且借助第二驱动元件驱动第二科里奥利质量5’。
[0027]在根据图1的转速传感器中，驱动振动器借助弹簧2通过锚点3锚定在衬底101上。弹簧2是U形的并且沿着X方向(在所述示例中相应于驱动方向AR)是软的。沿着y方向(在所述示例中相应于第一方向0R)弹簧是硬的。沿着z方向(在所述示例中相应于探测方向DR)弹簧同样设计为硬的，其方式是，层厚度设置得比梁宽更大。尤其借助于叉指结构(Interdigitalstrukturen)(未示出)以其固有频率静电谐振地驱动所述驱动装置I。箭头4指向驱动运动的方向，其中分振动器——即第一和第二科里奥利质量5、5’相对彼此反相地振动，也就是说，当另一个分振动器至少部分地朝正X方向运动时，一个分振动器至少部分地朝负X方向运动，或者相反。通过耦合弹簧6，第一或第二科里奥利质量5、5’与驱动装置I连接，从而第一和第二科里奥利质量5、5’不仅可以执行驱动运动4而且可以执行探测运动8。沿着z轴的探测运动基于科里奥利加速度或者科里奥利力实现，所述科里奥利加速度或者科里奥利力由围绕I轴的转速Qy和沿着X轴的速度Vx根据FCOTi()lis=2*m*VxXQy (矢量叉积)得出。借助第一和第二科里奥利质量5、5’之间的耦合结构7，不仅耦合两个分振动器的驱动运动而且耦合两个分振动器的探测运动。探测电极(未示出)例如位于衬底101上第一和第二科里奥利质量5、5’下方。
[0028]传统的转速传感器可以由结构决定地具有加速度灵敏度和旋转加速度灵敏度。这意味着，例如围绕灵敏轴(第一方向0R，在本示例中，y轴)的转动振动形式的旋转加速度直接导致转速信号。尤其当以频率fA (以所述频率匕驱动转速传感器)并且与科里奥利力同相地进行转动振动时，导致特别大的可干扰性。围绕第一方向OR (在此，y轴)的旋转加速度同样导致典型地与科里奥利力不可区别的等效的力。此外，沿着探测方向DR的线性加速度(在此，z轴)导致第一和第二科里奥利力质量5、5’沿着探测方向DR (在本示例中，z轴)的不期望的偏转或者对第一和第二科里奥利力质量5、5’沿着探测方向DR (在本示例中，z轴)的力作用。
[0029]根据图2至5，以转速传感器100的俯视图示意性地示出根据本发明的转速传感器100的第一实施变型方案(图2)、第二实施变型方案(图3)、第三实施变型方案(图4)和第四实施变型方案(图5 )，也就是说，绘图平面相应于主延伸平面110。根据本发明，在所有实施变型方案中规定，第一科里奥利质量5具有第一分区9和第二分区10，并且第二科里奥利质量5’具有第三分区9’和第四分区10’。相对于转速传感器100的关于科里奥利质量5、5’与第一方向OR平行地延伸的对称轴，第一和第三分区9、9’设置得比第二和第四分区10、10’更远离与第一方向OR平行地延伸的对称轴。第一(尤其是相对于锚点或衬底位置固定地、优选与衬底固定连接的)电极E9与第一分区9 一起构成第一电容并且设置在第一分区9的对面(例如在所述分区下面、上面或下面和上面和/或旁边)。第二 (尤其是相对于锚点或衬底位置固定地、优选与衬底固定连接的)电极ElO与第二分区10 —起构成第二电容并且设置在第二分区10的对面。第三(尤其是相对于锚点或衬底位置固定地、优选与衬底固定连接的)电极E9’与第三分区9’ 一起构成第三电容并且设置在第三分区9’的对面。第四(尤其是相对于锚点或衬底位置固定地、优选与衬底固定连接的)电极E10’与第四分区10’一起构成第四电容并且设置在第四分区10’的对面。这些电极尤其互联成总电容CP和CN并且优选构成差CP-CN。现在基于第一和第二科里奥利质量5、5’的根据本发明的实施(尤其基于科里奥利质量5、5’在衬底101上或在第一和第二驱动元件12、12’上的不同连接)，与在围绕第一方向OR的旋转加速度的情况下基于对科里奥利质量5、5’的第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的旋转加速度力的力作用的配置相比，围绕第一方向OR (在所有实施变型方案中这相应于X方向)的转速在本发明的所有实施变型方案中基于对科里奥利质量5、5’的第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的科里奥利力引起力作用的不同配置。这分别根据与绘图平面垂直的示意性箭头示图(连同基于探测方向(z方向)上的线性加速度az对科里奥利质量5、5’的第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用)在图2至5的左侧部分中示出。[0030]在此，具有位于中心的点的较大的圆象征性地表示与z方向平行(也就是说从绘图平面出来朝向观察者)的较大的力作用或较大的偏转，而具有位于中心的点的较小的圆表示与z方向平行(也就是说从绘图平面出来朝向观察者)的较小的力作用或较小的偏转。此外，具有十字的较大的圆象征性地表示与z方向反平行(也就是说，离开观察者进入绘图平面)的较大的力作用或较大的偏转，而具有十字的较小的圆表示与Z方向反平行(也就是说，离开观察者进入绘图平面)的较小的力作用或较小的偏转。
[0031]以下列出对分区的力作用。当力作用在10%、20%或50%的偏差范围内时，力作用在此称为相同。
[0032]因此，在第一实施变型方案(图2)中，在围绕X方向(也就是说围绕第一方向0R)的转速?!￡的情况下，存在对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用的以下配置:对于第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’存在力作用的以下配置:对第一分区的力作用在绝对值方面和在方向方面与对第二分区的力作用相同，并且对第三分区的力作用在绝对值方面和在方向方面与对第四分区的力作用相同。对第一分区的力作用在绝对值方面与对第三分区的力作用相同并且在方向方面与对第三分区的力作用反向。力作用沿着z方向(也就是说沿着探测方向DR)定向。在围绕X方向(也就是围绕第一方向0R)的旋转加速度cmx/dt的情况下，存在对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用的以下配置:对第一分区的力作用在绝对值方面与对第三分区的力作用相同并且在方向方面与对第三分区的力作用反向。对第二分区的力作用在绝对值方面与对第四分区的力作用相同并且在方向方面与对第四分区的力作用反向。对第一分区的力作用在绝对值方面比对第二分区的力作用更大并且在方向方面与对第二分区的力作用相同。力作用沿着z方向(也就是说沿着探测方向DR)定向。在与探测方向DR (z方向)平行的线性加速度的情况下，存在对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用的以下配置:对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用在绝对值和方向方面相同。力作用沿着z方向(也就是说沿着探测方向DR)定向。
[0033]因此，在第二、第三和第四实施变型方案(图3至5)中，在围绕X方向(也就是说围绕第一方向0R)的转速0!￡的情况下`，存在对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用的以下配置:
[0034]对第一分区的力作用在绝对值方面比对第二分区的力作用更小并且在方向方面与对第二分区的力作用相同，并且对第三分区的力作用在绝对值方面比对第四分区的力作用更小并且在方向方面与对第四分区的力作用相同。对第一分区的力作用在绝对值方面与对第三分区的力作用相同并且在方向方面与对第三分区的力作用反向。对第二分区的力作用在绝对值方面与对第四分区的力作用相同并且在方向方面与对第四分区的力作用反向。力作用沿着z方向(也就是说沿着探测方向DR)定向。在围绕X方向(也就说围绕第一方向0R)的旋转加速度cmx/dt的情况下，存在对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用的以下配置:对第一分区的力作用在绝对值方面和在方向方面与对第二分区的力作用相同，并且对第三分区的力作用在绝对值方面和在方向方面与对第四分区的力作用相同。对第一分区的力作用在绝对值方面与对第三分区的力作用相同并且在方向方面与对第三分区的力作用反向。力作用沿着z方向(也就是说沿着探测方向DR)定向。
[0035]在与探测方向DR (z方向)平行的线性加速度的情况下，存在对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的力作用的以下配置:对第一分区的力作用在绝对值方面比对第二分区的力作用更小并且在方向方面与对第二分区的力作用相同，并且对第三分区的力作用在绝对值方面比对第四分区的力作用更小并且在方向方面与对第四分区的力作用相同。对第一分区的力作用在绝对值方面和在方向方面与对第三分区的力作用相同。对第二分区的力作用在绝对值方面和在方向方面与对第四分区的力作用相同。力作用沿着z方向(也就是说沿着探测方向DR)定向。
[0036]根据本发明规定，一方面如此设置第一和第二科里奥利质量5、5’在衬底101或在驱动装置I上的连接并且另一方面如此设置第一、第二、第三和第四电极E9、E10、E9’、E10’的布置和构造，使得在围绕第一方向OR的旋转加速度的情况下通过第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的与探测方向DR平行的偏转或对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的与探测方向DR平行的力作用引起的或者第一和第三电容的变化以及第二和第四电容的变化或者第一和第二电容的变化以及第三和第四电容的变化相互补偿。根据本发明，由此以有利的方式保证，围绕灵敏的第一方向OR的旋转加速度(尤其是在激励频率或驱动频率的频率范围内的旋转加速度)不对转速传感器的测量信号作出贡献或仅仅对转速传感器的测量信号作出很小的(或者相互补偿的)贡献。
[0037]在根据图2的第一实施变型方案中规定，在围绕X方向的旋转加速度的情况下，不同强度地与z方向平行地加速第一和第二分区9、10 (与第三和第四分区9’、10’)。相应地，可以以如下方式进行分别所属的电极E9、E10、E9’、E10’的相应分测量信号的补偿:第一和第二电极E9、E10和第三和第四电极E9’和E10’不同地构造，尤其(关于其与主延伸平面110平行的面延伸)大小不同地构造。在根据图3、4和5的第二、第三和第四实施变型方案中分别规定，在围绕X方向的旋转加速度的情况下，相同强度地与z方向平行地加速第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’。相应地，可以以如下方式进行分别所属的电极E9、E10、E9’、E10’的相应分测量信号的补偿:第一、第二、第三和第四电极E9、E10、E9’和E10’相同地构造，尤其(关于其与主延伸平面110平行的面延伸)大小相同地构造。
[0038]根据图2，科里奥利质量5、5’分别(借助在驱动方向上和在探测方向上软的弹簧装置20)对称地连接在衬底101上。因此，第一倾覆轴11关于第一科里奥利质量5对称地(与X方向平行地)延伸。第二倾覆轴11’同样关于第二科里奥利质量5’对称地(与X方向平行地)延伸。因此，在(围绕X方向的)转速的情况下，实现对科里奥利质量5、5’的第一和第二分区9、10 (或者是第三和第四分区9’、10’ )的相同大小的力作用，而在旋转加速度的情况下由于第一和第二分区9、9’与转速传感器100的平行于X方向在科里奥利质量5、5’之间延伸的对称轴的更大距离导致更大的力作用，所述力作用可借助根据本发明的不同大小的电极在对电极的相应分测量信号的分析处理中本质补偿。
[0039]根据图3，科里奥利质量5、5’分别(借助在驱动方向上和探测方向上软的弹簧装置20)同样对称地连接在衬底101上。然而，在第二实施变型方案中规定，对于科里奥利质量5、5’的与主延伸平面110平行的每面积单位，存在不同的质量分布，更确切地说，第二和第四分区10、10’相对于第一和第三分区9、9’具有更大的质量，或者具有科里奥利质量
5、5’的如下质量分布:每面积单位的质量随着距转速传感器100的与X方向平行地延伸的(在科里奥利质量5、5’之间的)对称轴的距离增加而下降。相应地，第一和第二倾覆轴11、11’关于第一科里奥利质量5或关于第二科里奥利质量5’非对称地(与X方向平行地)延伸。因此，在(围绕X方向的)转速的情况下产生对科里奥利质量5、5’的第一和第二分区
9、10 (或第三和第四分区9’、10’ )的不同大小的力作用，而在旋转加速度的情况下由于第一和第三分区9、9’与转速传感器100的平行于X方向在科里奥利质量5、5’之间延伸的对称轴的更大距离(但其通过第一和第三分区9、9’中的更小质量补偿)导致对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的大致相同大小的力作用，其可借助根据本发明的相同大小的电极E9、E10、E9’、E10’在对电极的相应分测量信号的分析处理中本质补偿。
[0040]根据图5，科里奥利质量5、5’分别非对称地连接在衬底101上。为此在驱动方向上和在探测方向上设置软的弹簧装置20。此外，设置另外的倾覆弹簧装置21，其在z方向上不是软的并且因此引起第一和第二科里奥利质量5、5’围绕第一和第二倾覆轴11、11’的倾覆。相应地，第一和第二倾覆轴11、11’关于第一科里奥利质量5或关于第二科里奥利质量5’非对称地(与X方向平行地)延伸。因此，在(围绕X方向的)转速的情况下产生对科里奥利质量5、5’的第一和第二分区9、10 (或第三和第三分区9’、10’)的不同大小的力作用，而在旋转加速度的情况下由于第一和第三分区9、9’与转速传感器100的平行于X方向在科里奥利质量5、5’之间延伸的对称轴的更大距离(但其通过与第一和第三分区9、9’中的相应倾覆轴11、11’的更小距离补偿)导致对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的大致相同大小的力作用，其可借助根据本发明的相同大小的电极E9、E10、E9’、E10’在对电极的相应分测量信号的分析处理中本质补偿。
[0041]根据图4，第一科里奥利质量5借助第一扭转悬挂装置13非对称地连接在第一驱动元件12上，并且第二科里奥利质量5’借助第二扭转悬挂装置13’非对称地连接在第二驱动元件12’上。为此，第一和第二扭转悬挂装置13、13’在驱动方向AR上(y方向)和在探测方向DR上被构造为硬的或相对较硬的，然而允许围绕与第一和第二扭转悬挂装置13、13’平行地延伸的第一和第二倾覆轴11、11’的扭转。这例如能够借助第一和第二扭转悬挂装置13、13’的构造实现，所述第一和第二扭转悬挂装置在y方向上比在z方向上构造得更宽。相应地，第一和第二倾覆轴11、11’关于第一科里奥利质量5或关于科里奥利质量5’非对称地(与X方向平行地)延伸。因此，在(围绕X方向的)转速的情况下产生对科里奥利质量5、5’的第一和第二分区9、10 (或第三和第三分区9’、10’)的不同大小的力作用，而在旋转加速度的情况下由于第一和第三分区9、9’与转速传感器100的平行于X方向在科里奥利质量5、5’之间延伸的对称轴的更大距离(但其通过与第一和第三分区9、9’中的相应倾覆轴11、11’(或相应扭转悬挂装置13、13’ )的更小距离来补偿)导致对第一、第二、第三和第四分区9、10、9’、10’的大致相同大小的力作用，其可借助根据本发明的相同大小的电极E9、E10、E9’、E10’在对电极的相应分测量信号的分析处理中本质补偿。
【权利要求】
1.一种转速传感器(100)，所述转速传感器具有衬底(101)，所述衬底具有主延伸平面(110)，所述转速传感器用于探测围绕与所述主延伸平面(110)平行地延伸的第一方向(OR)的转速，其中，所述转速传感器(100)具有驱动装置(I)、第一科里奥利质量(5)和第二科里奥利质量(5’)，其中，所述驱动装置(I)被配置用于与垂直于所述第一方向(OR)延伸的驱动方向(AR)平行地驱动所述第一科里奥利质量(5)和所述第二科里奥利质量(5’)，其中，所述第一科里奥利质量(5 )和所述第二科里奥利质量(5’ )在围绕所述第一方向(0R)的转速的情况下经受与不仅垂直于所述驱动方向(AR)而且垂直于所述第一方向(OR)延伸的探测方向(DR)平行的科里奥利加速度，其中，所述转速传感器(100)关于所述科里奥利质量(5，5’)具有与所述第一方向(0R)平行地延伸的对称轴，其特征在于，所述第一科里奥利质量(5)具有第一分区(9)和第二分区(10)，所述第二科里奥利质量(5’ )具有第三分区(9’)和第四分区(10’)，其中，所述第一分区和所述第三分区(9，9’ )设置得更远离与所述第一方向(OR)平行地延伸的对称轴并且所述第二分区和所述第四分区(10，10’ )设置得更靠近与所述第一方向(OR)平行地延伸的对称轴，其中，在所述第一分区(9)的对面设置与所述第一分区(9) 一起构成第一电容的第一电极(E9)，其中，在所述第二分区(10)的对面设置与所述第二分区(10) —起构成第二电容的第二电极(E10)，其中，在所述第三分区(9’ )的对面设置与所述第三分区(9’ ) 一起构成第三电容的第三电极(E9’)，其中，在所述第四分区(10’ )的对面设置与所述第四分区(10’ ) 一起构成第四电容的第四电极(E10’)，其中，所述第一科里奥利质量和所述第二科里奥利质量(5，5’ )在所述衬底(101)或在所述驱动装置(I)上的连接和所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述第四电极(E9，E10，E9’，E10’ )的布置和构造如此设置，使得在围绕所述第一方向(OR)的旋转加速度的情况下通过所述第一分区、所述第二分区、所述第三分区和所述第四分区(9，10，9’，10’ )的与所述探测方向(DR)平行的偏转或者对所述第一分区、所述第二分区、所述第三分区和所述第四分区(9，10，9’，10’ )的与所述探测方向(DR)平行的力作用引起的 -或者所述第一电容和所述第三电容的变化以及所述第二电容和所述第四电容的变化-或者所述第一电容和所述第二电容的变化以及所述第三电容和所述第四电容的变化相互补偿。
2.根据权利要求1所述的转速传感器(100)，其特征在于，所述驱动装置(I)具有第一驱动元件(12)和第二驱动元件(12’)，其中，所述第一驱动元件(12)与所述驱动方向(AR)平行地驱动所述第一科里奥利质量(5)，其中，所述第二驱动元件(12’ )与所述驱动方向(AR)平行地驱动所述第二科里奥利质量(5’)，其中，所述第一科里奥利质量(5)配置成相对于所述第一驱动元件(12)能够围绕与所述第一方向(OR)平行的第一倾覆轴(11)倾覆，其中，所述第二科里奥利质量(5’)相对于所述第二驱动元件(12’ )能够围绕与所述第一方向(OR)平行的第二倾覆轴(11’)倾覆。
3.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(100)，其特征在于，对于与所述第一科里奥利质量(5)的所述主延伸平面(110)平行的每面积单元，所述第一分区(9)和所述第二分区(10)具有不同的质量，并且对于与所述第二科里奥利质量(5’ )的所述主延伸平面(110)平行的每面积单元，所述第三分区(9’)和所述第四分区(10’)具有不同的质量。
4.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(100)，其特征在于，与所述第一科里奥利质量(5)的所述主延伸平面(110)平行的每面积单元的质量随着距所述转速传感器(100)的与平行于所述第一方向(OR)延伸的对称轴的距离的增加而下降，并且与所述第二科里奥利质量(5’ )的所述主延伸平面(110)平行的每面积单元的质量随着距所述转速传感器(100)的与平行于所述第一方向(OR)延伸的对称轴的距离的增加而下降。
5.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(100)，其特征在于，在围绕所述第一方向(OR)的旋转加速度的情况下，对所述第一分区(9)和所述第三分区(9’)的一平行于所述探测方向(DR)的一力作用比对所述第二分区(10)和所述第四分区(10’ )的一平行于所述探测方向(DR)的一力作用更大，并且与所述第一电极(E9)和所述第三电极(E9’ )的所述主延伸平面(110)平行的面比与所述第二电极(ElO)和所述第四电极(E10’ )的所述主延伸平面(110)平行的面更小。
6.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(100)，其特征在于，在围绕所述第一方向(OR)的旋转加速度的情况下，对所述第一分区(9)、所述第二分区(10)、所述第三分区(9’)和所述第四分区(10’ )的一平行于所述探测方向(DR)的一力作用大小相同，并且平行于所述第一电极(E9)、所述第二电极(E10)、所述第三电极(E9’)和所述第四电极(E10’ )的所述主延伸平面(110)的面大小相同。
7.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(100)，其特征在于，所述第一科里奥利质量(5)与所述第一驱动元件(12)借助第一扭转悬挂装置(13)在所述第一倾覆轴(11)的区域中连接，并且所述第二科里奥利质量(5’)与所述第二驱动元件(12’)借助所述第二扭转悬挂装置(13’)在所述第二倾覆轴(11’ )的区域中连接。
8.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(100)，其特征在于，所述驱动装置(I)被配置用于在驱动方向(AR`)上分别相互反向地驱动所述第一科里奥利质量(5)和所述第二科里奥利质量(5’)。
9.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(100)，其特征在于，所述驱动装置(I)具有驱动框架，其中，所述驱动框架具有四个角形元件(50)，其在所述框架的角部中可转动偏转地连接在所述衬底(101)上，其中，所述角形元件(50)中的各两个彼此通过U形的弹簧元件彼此连接。
【文档编号】G01C19/56GK103512571SQ201310246606
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】B·库尔曼, R·舍本, D·C·迈泽尔, B·施密特, T·巴尔斯林科 申请人:罗伯特·博世有限公司