CN102192734B - 转速传感器装置和得到转速的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及转速传感器装置（10），它具有音叉状构造的振动装置（12），后者基本上平行于相互布设的可以振动的臂（16，18），具有与臂（16，18）的各个端部（24）连接的柔性基本部分（26），该基本部分可以使臂（16，18）沿着其平行布置的轴线（30，32）相反移动，还有平行或者反向平行于可以振动的臂（16，18）的指示臂（38），用于指示出相反的移动，其端部（42）同样也与基本部分（26）连接。规定使转速传感器装置（10）具有至少一个另外的指示臂（40），这臂反向平行于这指示臂（38）。本发明还涉及一种用于得到转速的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种转速传感器装置，它具有一个音叉状构造的振动装置，其具有基本上彼此平行延伸的可以振动的臂，一个与臂的各个端部连接的柔性基础部分，该基础部分可以使一个臂沿着其平行延伸的轴线相反移动，还有一个平行或者反向平行于可以振动的臂的指示臂，用于指示出相反的移动，其一个端部同样也与基础部分连接。
背景技术
一般得知，转速传感器装置例如作为微型机械的具有一个检测轴线的转速传感器。这样的微型机械转速传感器用于各种不同的用途：在汽车的使用范围里例如用于在ESP（电子稳定程序）时的行驶动力学调节，领航和倾翻检测（ROSE）;在私人顾客方面，例如用于相机的图像稳定和运动探测（MotionDetection）,但也用于领航。
除了通常的用电容性传动和直线-和旋转振动探测的表面微型机械的传感器原理之外，也得知按照“音叉原理”的（大都为压电驱动的）转速传感器。这些用于测量转速的转速传感器具有一种音叉状构造的振动装置。由于一种转动运动音叉状振动装置的臂不仅相互对向运动，和相互运动离开，如在音叉中通常发生的那样，而且它们附带地相对着有横向于走向的运动，这些运动由科氏力引起。由于这种运动引起的侧向偏转或者速度近似地与转速成比例，并且例如通过电容性的，压电的，压电电阻的或者感应的测量来检测。这种通常的音叉原理的限制在于：只是在音叉的平面里可以进行探测。这造成，要垂直于一个基础（例如一个印刷电路板）探测转动的转速传感器的结构高度大，这大大限制了这种转速传感器的使用范围，而且使构造-和连接技术方面比较复杂和成本高。
由US7，363，815B2得知一种转速传感器装置，它具有一个同样也是音叉状构造的振动装置，这装置具有一个柔性的基础和两个平行布置的臂，其中柔性基础可以使得臂在至少一个频率范围里，沿着其各自的纵向轴线可以相互移动。一个同样也与基础连接的，反向平行于可以振动的臂布置的，用于指示出横向于振动方向和横向于旋转轴线反向移动的指示臂的偏转和速度同样也至少近似地比例于转速，并且例如借助于一种电容性的，压电的，压电电阻的或者感应的测量来检测。一种这样的转速传感器的构造相对于旋转轴线的指向来说，可以是特别扁平。
这种具有扁平构造的传感器装置然而对于可能有的，在构造的平面里横向于臂纵向方向的横向加速度比较敏感。旋转轴线横向于扁平构造的一种旋转的转速因而不能由在振动的频率范围里的一种横向加速度来区分。
发明内容
为此转速传感器装置，具有音叉状构造的振动装置，后者具有基本上相互平行延伸的可以振动的臂，具有一个与臂的相应一个端部连接的柔性基本部分，该柔性基本部分可以使可以振动的臂沿着其平行的轴线相反移动，还具有一个平行或者反向平行于可以振动的臂延伸的指示臂，用于指示出相反的移动，其一个端部同样也与所述柔性基本部分连接，其特征在于，具有至少一个另外的指示臂，这臂反向平行于所述一个指示臂。按照本发明的转速传感器装置的优点是：传感器装置可以明确地将其具有横向于振动装置的平面的旋转轴线的旋转，和在横向于可以振动臂的走向的平面里的横向加速度区分开。按照本发明的转速传感器装置为此具有至少一个另外的指示臂，这臂反向平行于一个指示臂。反向平行的定向是相应与基础部分连接的“固定端”的定向，或者说一个和另外的指示臂的相应对峙的“自由端”的定向。
由所要探测的旋转运动所引起的指示臂的偏转或者速度，由于振动装置（Y-方向）的几何特性，旋转轴线（Z-轴）和科氏力（X-方向）延伸在相互相反的方向上，而一个由横向加速度引起的，两个指示臂的偏转或者速度则指向相同的方向，也就是这个横向加速度的方向。
尤其是规定了：一个和另外的指示臂结构相同。
具有柔性基础部分（简写：基础）的音叉状构造的振动装置尤其是具有两个平行延伸的可以振动的臂，它的相应的一个端部与基础部分连接，其中柔性基础部分可以使得，臂在至少一个频率范围里沿着其各自纵向轴线可以反向移动，或者说可以振动。一个同样也与基础部分连接的，平行于和/或反向平行于可以振动的臂延伸的，用于指示横向于振动方向和横向于旋转轴线的反向移动/振动的指示臂的偏转或速度同样也至少近似地与转速成比例，并且例如借助于一种电容性的，压电的，压电电阻的或者感应的测量来检测如另外的指示臂的偏转或者速度。
按照本发明的一种优选设计方案，另外的指示臂用其一个端部同样也在一个振动装置的基础部分上连接。这也就是指一种具有音叉状构造的振动装置的转速传感器装置，其具有两个相反平行的指示臂。两个指示臂尤其是同轴的，但反向平行。
形成真正的振动装置的可以振动的臂和两个臂中的一个臂（也就是说一个或者另外的指示臂）布置在基础部分的一侧，而两个臂中的另外的臂（也就是另外的或者一个指示臂）则布置在基础部分的相反侧。
按照本发明的一种备选设计方案，转速传感器装置此外还具有另外的音叉状构造的振动装置，其中另外的指示臂用其一个端部在另外的振动装置的基础部分上连接。两个振动装置在转速传感器装置里相互固定连接或者说可以连接。
尤其是规定：一个和另外的振动装置的构造得基本相同。
按照本发明的一种优选的改进设计方案，转速传感器装置具有一个用于激励振动装置的装置，其中两个振动装置的驱动模块被耦合，也就是说以一个固定的频率和相位关系相互振动。
按照本发明的一种优选的改进设计方案，另外的振动装置平行或者反向平行于一个振动装置布置。另外的指示臂然而总是反向平行于一个指示臂。
其中至少一个指示臂的纵向轴线优选地布置在配属振动装置的可以振动的臂的纵轴线之间。
按照本发明的一种优选的设计方案，一个振动装置的柔性基础部分保持在框架里，其中一个振动装置的基础部分一起构成这框架。一个振动装置的可振动臂优选布置在框架的外侧，而一个振动装置的指示臂则布置在框架内部。
按照本发明的另一种优选的改进设计方案，另外的振动装置的柔性基础部分保持在框架里，其中另外的振动装置的基础部分一起构成这框架。另外的振动装置的可振动臂优选布置在框架的外侧，而另外的振动装置的指示臂则布置在框架内部。
有利的是：转速传感器装置具有一个测量装置，用于感应地，压电地，压电电阻地(piezoresistiv)或者电容地测量一个指示臂的和/或另外的指示臂的偏转或速度。
此外有利的是：转速传感器装置具有一个得到单元，用于由偏转或速度的测量得到转速。
本发明此外还涉及一种方法，这种方法借助于具有音叉状构造的振动装置的转速传感器装置来得到转速，振动装置只有基本上相互平行地延伸的可以振动的臂，具有一个与臂的相应端部连接的柔性基础部分，该基础部分可以使臂沿着其平行的轴线相反移动，还具有一个平行或者反向平行于可以振动的臂延伸的指示臂，用于指示出相反的移动，其一个端部同样也与基础部分连接。设计规定：转速传感器装置具有至少一个另外的指示臂，这臂反向平行于一个臂；而且借助于一个指示臂的和另外的指示臂的偏转或速度的矢量相加，得到转速。
尤其是规定了：另外的指示臂用其一个端部同样也在一个振动装置的基础部分上连接。
优选备选地规定：转速传感器装置具有另外的音叉状构造的振动装置，其中另外的指示臂用其一个端部在另外的振动装置的一个柔性基础部分上连接，这振动装置同样也具有可振动的臂。尤其是规定：转速传感器装置具有一个用于激励振动装置的装置，其中两个振动装置的传动模块被耦合。
附图说明
以下按几种实施例对本发明进行详细说明。所示为：
图1按照本发明的第一种优选实施形式的，具有两个音叉状构造的振动装置的转速传感器装置；
图2按照本发明的第二种优选实施形式的，具有两个音叉状构造的振动装置的转速传感器装置；
图3按照本发明的第三种优选实施形式的，具有两个音叉状构造的振动装置的转速传感器装置。
具体实施方式
图1表示了一种转速传感器装置10，它具有一个音叉状构造的振动装置12和另外的音叉状振动装置14，它们构造相同，但相互旋转180o（也就是相反平行）布置。每个振动装置12，14具有两个相互平行延伸的可振动臂16，18；20，22和一个与臂16，18；20，22的相应端部24连接的柔性基础部分26，28。每个柔性基础部分26，28可以使得配属的可振动臂16，18；20，22沿着其平行延伸的轴线30，32；34，36产生一种反向的移动或者说振动。每个振动装置12，14此外还各具有一个反向平行于附属的可以振动臂16，18；20，22的指示臂38，40，用于指示出附属可以的振动臂16，18；20，22的相反的移动或者说振动（箭头A,B）。指示臂38，40的相应端部42同样也与附属的基础部分26，28连接。两个柔性基础部分26，28通过一个框架装置44相互固定连接。
框架装置44具有两个框架46，48，其中一个框架46与一个振动装置12，而另外的框架48与另外的振动装置14连接。
转速传感器装置10还具有一个在图中未示出的测量装置，用于感应地，压电地，压电电阻地或者电容地测量一个指示臂38的和/或另外的指示臂40的偏转或速度，并且具有一个同样也未示出的得到装置，用于由臂16，18；20，22的这种偏转或速度和振动的测量得到转速。
一个振动装置12的柔性基础部分26保持在配属于它的框架46里，其中一个振动装置12的基础部分26一起构成这框架46。一个振动装置12的可振动臂16，18布置在框架46之外，一个指示臂38则布置在这框架46内部。另外的振动装置14的柔性基础部分28保持在配属于它的框架48里，其中另外的振动装置14的基础部分28一起构成这框架48。另外的振动装置12的可振动臂20，22布置在框架46之外，而另外的振动装置12的指示臂40则布置在框架48之内。
转速传感器装置有以下的功能：每个振动装置12，14的基础部分26，28可以使得，各振动装置12，14的相应可振动臂16，18；20，22在至少一个频率范围里,沿着其各自纵轴线30，32（平行/反向平行于图的Y-轴线）,可以反向移动。用于指示横向于振动方向（图中的Y-轴）和横向于旋转轴线（图中的Z-轴）的反向移动的通过各自的柔性基础部分26，28与附属的可振动臂16，18；20，22连接的，并且反向平行于这附属的臂16，18；20，22的一个指示臂38（箭头C）或者说另外的指示臂40（箭头C‘）的偏转和速度，同样也至少近似地与转速成比例，并且分别借助于一种电容性的，压电的，压电电阻的或者感应的测量，借助于测量装置来检测。
由于两个指示臂38，40相反平行，而且两个振动装置12，14结构相同，因此可以借助于一个指示臂38和另外的指示臂40的偏转或者速度的矢量相加，也就是反向偏转或者速度的一种减法，来得到转速。指示臂38，40的偏转或者速度，由于横向加速度而对于两个指示臂38，40来说在相同的方向上进行，并因此在矢量相加中没有考虑(eingehen)。
一种这样的传感器装置10的构造关于与旋转轴线（图中的Z-轴）的对准方面是特别扁平的。
一个和/或另外的振动装置12，14也可以备选地或附加地用作为通常的音叉状构造的振动装置，用于探测一个基本在可振动的臂16，18；20，22的轴线30，32；34，36的方向上定向的旋转轴线（图中也就是Y-轴线）。为此使可振动臂16，18；20，22相互激起振动，并检测从振动装置的平面里的臂16，18；20，22的反向振动分量。这种检测优选借助于一种电容性的，压电的，压电电阻的或者感应的测量来进行。
图2和3中的转速传感器装置基本上对应于图1所示的转速传感器装置，因此这里只是要讨论其区别。图1所示的转速传感器装置10具有两个相对于可振动臂16，18；20，22的纵轴线30，32；34，36“一前一后”布置的音叉状振动装置12，14，而图2所示的转速传感器装置10的音叉状振动装置12，14相互并排地布置在一个共同的平面里，并且反向平行。音叉状振动装置12，14的连接通过一个连接元件50进行，这元件在其功能方面相当于图1所示的具有框架46，48的框架装置44。
图3所示的转速传感器装置10具有两个相互叠置的（上下“堆叠”的）音叉状振动装置12，14，它们因此布置在两个平行的平面里。音叉状振动装置12，14的连接通过连接元件52，54进行，这元件的功能相当于具有图1所示框架46，48的框架装置44，或者说相当于图2所示的连接元件50。音叉状振动装置12，14（在垂直于平面的视向上）优选相互堆叠布置。
重要的是：两个振动装置12，14的传动模块耦合，也就是说以一个固定的频率和相位关系相互振动。
Claims (11)
1.转速传感器装置，具有音叉状构造的振动装置（12），后者具有基本上相互平行延伸的可以振动的臂（16，18），具有一个与臂（16，18）的相应一个端部（24）连接的柔性基础部分（26），该柔性基础部分可以使可以振动的臂（16，18）沿着其平行的轴线（30，32）相反移动，还具有一个平行或者反向平行于可以振动的臂（16，18）延伸的指示臂（38），用于指示出相反的移动，其一个端部（42）同样也与所述柔性基础部分（26）连接，其特征在于，具有至少一个另外的指示臂（40），这臂反向平行于所述一个指示臂（38）。
2.按权利要求1所述的转速传感器装置，其特征在于，所述另外的指示臂（40）用其一个端部（42）同样也与所述一个振动装置（12）的所述柔性基础部分（26）连接。
3.按权利要求1所述的转速传感器装置，其特征在于，具有一个另外的音叉状构成的振动装置（14），其中所述另外的指示臂（40）用其一个端部（42）在所述一个另外的振动装置（14）的柔性基础部分（28）上连接，所述一个另外的振动装置（14）同样也具有可振动的臂（20，22）。
4.按权利要求3所述的转速传感器装置，其特征在于，具有用于激励振动装置的装置，其中两个振动装置的传动模块被耦合。
5.按权利要求3或者4所述的转速传感器装置，其特征在于，所述另外的振动装置（14）平行于或者反向平行于所述一个振动装置（12）。
6.按权利要求3或者4所述的转速传感器装置，其特征在于，指示臂中至少一个指示臂（38，40）的纵向轴线布置在配属的振动装置的可以振动的臂（16，18；20，22）的纵轴线（30，32；34，36）之间。
7.按上述权利要求1到4之一所述的转速传感器装置，其特征在于，所述一个振动装置（12）的柔性基础部分（26）保持在一个框架里，其中所述一个振动装置（12）的柔性基础部分（26）一起构成这框架。
8.按权利要求3或者4所述的转速传感器装置，其特征在于，所述另外的振动装置（14）的柔性基础部分（28）保持在一个框架里，其中所述另外的振动装置（14）的柔性基础部分（28）一起构成这框架。
9.按上述权利要求1到4之一所述的转速传感器装置，其特征在于，具有测量装置，它用于感应地、压电地、压阻地或者电容地测量所述一个指示臂（38）的和/或所述另外的指示臂（40）的偏转或速度。
10.按上述权利要求1到4之一所述的转速传感器装置，其特征在于具有得到单元，用于由偏转或速度的测量得到转速。
11.借助于具有一个音叉状构造的振动装置的转速传感器装置来得到转速的方法，振动装置具有基本上相互平行延伸的可以振动的臂，具有一个与臂的相应端部连接的柔性基础部分，该柔性基础部分可以使臂沿着其平行延伸的轴线相反移动，还具有一个平行或者反向平行于可以振动的臂延伸的指示臂，用于指示出相反的移动，其一个端部同样也与所述柔性基础部分连接，其特征在于，转速传感器装置具有至少一个另外的指示臂，这臂反向平行于所述一个指示臂；而且借助于所述一个指示臂的和所述另外的指示臂的偏转或速度的矢量相加，得到转速。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |