CN104280565A - 具有三个敏感轴的转速传感器以及制造转速传感器的方法 - Google Patents

具有三个敏感轴的转速传感器以及制造转速传感器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104280565A
CN104280565A CN201410457665.5A CN201410457665A CN104280565A CN 104280565 A CN104280565 A CN 104280565A CN 201410457665 A CN201410457665 A CN 201410457665A CN 104280565 A CN104280565 A CN 104280565A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oscillating mass
vibration
coupled
speed probe
framework
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410457665.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104280565B (zh
Inventor
T·巴尔斯林科
H·施佩希特
J·克拉森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN104280565A publication Critical patent/CN104280565A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104280565B publication Critical patent/CN104280565B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5769Manufacturing; Mounting; Housings
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5705Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis
    • G01C19/5712Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using masses driven in reciprocating rotary motion about an axis the devices involving a micromechanical structure
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5733Structural details or topology
    • G01C19/574Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion
    • G01C19/5747Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion each sensing mass being connected to a driving mass, e.g. driving frames
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

一种用于探测转速传感器的转动运动的转速传感器,其中,所述转速传感器具有第一传感器结构、第二传感器结构以及驱动结构,所述第一传感器结构具有第一振动质量,所述第二传感器结构具有第二振动质量,所述驱动结构与所述第一振动质量和所述第二振动质量耦合,其中,所述第一传感器结构配置用于探测围绕第一旋转轴的第一转速,并且所述第二传感器结构配置用于探测围绕第二旋转轴的第二转速,其中,能够驱动所述第一振动质量进行沿着第一振动方向的第一驱动振动,其中,能够驱动所述第二振动质量进行沿着不同于所述第一振动方向的第二振动方向的第二驱动振动,其中,所述第一旋转轴垂直于所述第一振动方向地布置,并且所述第二旋转轴垂直于所述第二振动方向地布置,其特征在于,所述第二传感器结构配置用于探测围绕不同于所述第二旋转轴的并且垂直于所述第二振动方向的第三旋转轴的第三转速。

Description

具有三个敏感轴的转速传感器以及制造转速传感器的方法
技术领域
本发明涉及一种权利要求1的前序部分所述的转速传感器。
背景技术
众所周知具有多个敏感轴的这种转速传感器。例如在具有三个敏感轴的常规转速传感器中,分别具有一个敏感轴的三个单独的传感器结构分别布置在一个共同的衬底上。由于传感器结构沿着垂直于衬底主延伸平面的投影方向的并排布置,这种转速传感器具有相对大的构造型式,因此形成提高的面积需求。转速传感器的构造空间的减小尤其通过以下方式受到限制:在缩小的传感器结构的情况下可能不能遵守或仅仅在高的耗费的情况下才能遵守对驱动频率、传感器灵敏度和/或制造公差的确定的要求。
发明内容
根据本发明的转速传感器以及根据本发明的根据并列权利要求的用于制造转速传感器的方法相对于现有技术具有以下优点:提供具有三个敏感轴并且具有非常紧凑的构造型式的转速传感器。具有三个敏感轴的转速传感器在此也称作三通道的或者三轴的转速传感器。同时转速传感器如此配置,使得可以驱动第一振动质量和第二振动质量进行耦合的驱动振动或者驱动模式并且可以通过第二传感器结构借助同一个振动质量探测围绕不同旋转轴的第二转速和第三转速。第一或者第二传感器结构尤其具有偏转机构,从而驱动结构沿着某一驱动方向的驱动运动被转化为第一或第二振动质量沿着第一或第二振动方向的驱动振动。在此,尤其所述振动方向垂直于驱动方向地布置。根据本发明的具有三个敏感轴的转速传感器基于科里奥利原理并且例如可以用于汽车领域和/或消费电子领域,其中,由于小的结构尺寸和简单的构造型式而能够提供相对成本有利的转速传感器,其可相对多方面地使用。此外,通过与三个单个传感器相比紧凑的耦合的构造型式,可以在转速传感器将中布置比较简单的分析处理电路。通过根据本发明的转速传感器,尤其有利地可能的是,借助驱动结构的共同的驱动运动来驱动振动质量以分别探测围绕每一个旋转轴的转速。例如借助具有仅仅一个简单的直线运动的常规转速传感器例如仅仅能够探测围绕两个轴的旋转运动。尤其在此提供在驱动结构和振动质量之间的一种特殊的耦合形式,其中,布置包围第一振动质量和/或第二振动质量的偏转元件或者偏转框架,其将驱动结构的驱动运动转化为沿着第一振动方向的第一驱动振动和/或沿着第二振动方向的第二驱动振动。驱动结构尤其是驱动框架和/或是尤其接片状的驱动梁。第一振动质量尤其包括两个可以相互反相驱动的第一部分振动质量,所述两个第一部分振动质量配置用于探测围绕第一旋转轴的转速。特别优选地,第二振动质量包括可以反相驱动的第二部分振动质量和另一第二部分振动质量,其中,这两个第二部分振动质量中的每一个尤其同时探测围绕第二旋转轴的第二转速以及围绕第三旋转轴的第三转速。
本发明的有利的构型和扩展方案由属权利要求以及参照附图的说明书得出。
按照一种优选的扩展方案设置,第一振动质量通过第一偏转元件与驱动结构耦合,和/或,第二振动质量通过第二偏转元件与驱动结构耦合,其中,所述第一偏转元件和/或第二偏转元件尤其如此配置,使得第一振动方向垂直于第二振动方向。按照另一种优选的扩展方案设置,所述第一偏转元件是包围所述第一振动质量的第一框架,所述第一振动质量与所述第一框架耦合,和/或其中,所述第二偏转元件是包围所述第二振动质量的第二框架,所述第二振动质量与所述第二框架耦合。由此有利地可能的是,提供紧凑的三轴转速传感器,其中,借助同一个驱动结构驱动传感器结构的所有振动质量。
按照另一种优选的扩展方案设置,所述第一框架和/或所述第二框架包括四个角形元件,其中,所述角形元件中的每一个具有至少一个第一侧边和至少一个第二侧边并且借助所述第一侧边和所述第二侧边分别与所述四个角形元件中的另一相邻的角形元件耦合。通过提供多个角形元件有利地可能的是,将驱动结构沿着第二方向的驱动运动精确转化为第一和/或第二振动质量朝向另一方向、尤其沿着第一振动方向的振动运动,抑制不期望的运行形式(所谓的干扰模式)、尤其是抑制部分振动质量的同相运动,并且同时提供具有紧凑的结构并且具有三个敏感轴的转速传感器。
按照另一种优选的扩展方案设置,所述转速传感器具有衬底,所述衬底具有主延伸平面,其中,所述驱动结构平行于所述主延伸平面、尤其直线地可运动地布置,其中,所述第一振动方向和所述第二振动方向平行于所述主延伸平面地布置,其中,所述第一振动质量和所述第二振动质量垂直于所述主延伸平面可偏转地布置,其中,所述第二振动质量平行于所述主延伸平面可偏转地布置。由此,有利地可能的是,将用于探测围绕第一旋转轴的转速的第一传感器结构以及不仅用于探测围绕第二旋转轴的转速而且用于探测围绕第三旋转轴的转速的第二传感器结构在投影方向并排地布置在一个共同的衬底上,并且借助同一个驱动结构驱动两个振动质量进行驱动振动。
按照另一种优选的扩展方案设置,所述第一振动质量具有第一部分振动质量以及与所述第一部分振动质量耦合的另一第一部分振动质量,和/或,所述第二振动质量具有第二部分质量以及与所述第二部分振动质量耦合的另一第二部分振动质量,其中,能够驱动所述第一部分振动质量和所述另一第一部分振动质量进行反相的第一驱动振动,其中,能够驱动所述第二部分振动质量和所述另一第二部分驱动质量进行反相的第二驱动振动。由此有利地可能的是,在相对简单地构造的驱动结构的情况下也保证良好遵守第二部分振动质量的和另一第二部分振动质量的反相的第二驱动振动。
按照另一种优选的扩展方案设置,所述第一传感器结构具有第一电极装置,其中,所述第二传感器结构具有第二电极装置和第三电极装置,其中,所述第一电极装置配置用于探测所述第一振动质量与所述衬底的主延伸平面垂直的偏转并且所述第二电极装置配置用于探测所述第二振动质量与所述衬底的主延伸平面垂直的偏转,其中,所述第三电极装置配置用于探测所述第二振动质量平行于所述主延伸平面的偏转。由此有利地可能的是,将多个电极装置安置在相对小的传感器容积中。
按照另一种优选的扩展方案设置,所述第一电极装置具有与所述衬底的主延伸平面平行地延伸的第一电极表面,和/或,所述第二电极装置具有与所述衬底的主延伸平面平行地延伸的第二电极表面,和/或,所述第三电极装置具有多个接片状的部分电极,其中,尤其所述第三电极装置的多个部分电极布置在所述第二振动质量的凹部中。由此有利地可能的是,将平面延伸的电极布置在衬底的例如包括多晶硅的印制导线层中并且由此进一步节省构造空间。此外,通过以下方式进一步改善转速传感器的紧凑性:将第三电极装置布置在振动质量的凹部中。电极表面尤其与垂直于主延伸方向地布置在其之上的振动质量一起形成电容器表面并且因此可以探测垂直于衬底的主延伸平面的运动。
按照根据本发明的方法的一种优选的扩展方案设置,在所述第三制造步骤中将所述第一振动质量通过第一偏转元件与所述驱动结构耦合,和/或,将所述第二振动质量通过第二偏转元件与所述驱动结构耦合,其中,尤其将所述第一偏转元件构造为包围所述第一振动质量的第一框架和/或将所述第二偏转元件构造为包围所述第二振动质量的第二框架,其中,尤其将所述第一振动质量与所述第一框架耦合和/或将所述第二振动质量与所述第二框架耦合。由此有利地可能的是,提供一种紧凑的转速传感器,所述转速传感器具有两个可以借助同一个驱动结构驱动的振动质量并且相对于三个不同的旋转轴具有灵敏度。
按照根据本发明的方法的另一种优选的扩展方案设置,在第三制造步骤中将四个角形元件彼此耦合成所述第一框架和/或所述第二框架,其中,所述角形元件中的每一个具有至少一个第一侧边和至少一个第二侧边,其中,将所述角形元件中的每一个借助所述第一侧边和所述第二侧边分别与所述四个角形元件中的另一相邻的角形元件耦合。由此有利地可能的是,驱动振动质量的两个部分振动质量的反相的驱动振动并且抑制部分振动质量的同相振动运动。
在附图中示出并且在随后的描述中详细阐述本发明的实施例。
附图说明
附图1至8示出根据本发明的不同的实施方式的转速传感器。
具体实施方式
在不同的附图中,相同的部分始终设有相同的参考标记并且因此通常也分别仅仅命名或提及一次。
附图1中示出根据本发明的一种实施方式的转速传感器1。在此,转速传感器1配置用于探测围绕第一旋转轴201、围绕第二旋转轴202和/或围绕第三旋转轴203的转动运动的转速。第一旋转轴201和第二旋转轴202相互正交布置并且分别平行于转速传感器1的衬底的主延伸平面100地延伸。转速传感器1还具有第一传感器结构10以及第二传感器结构20,所述第一传感器结构具有第一振动质量11、11′,所述第二传感器结构具有第二振动质量21、21′。
第一传感器结构10的第一振动质量11、11′包括第一部分振动质量11和另一第一部分振动质量11′,它们通过第一耦合元件12相互耦合。第一耦合元件12构造为扭转元件和/或摆动结构。尤其耦合元件围绕平行于第一旋转轴201的第一扭转轴(未示出)如此可摆动地布置在衬底上,使得可驱动第一部分振动质量11和另一第一部分振动质量11′进行反相的第一驱动振动并且同时抑制部分振动质量11、11′的同相振动运动。在此,振动质量11、11′可沿着平行于称作X方向101的第一方向101的第一振动方向101′偏转以进行第一驱动振动地布置在衬底上,其中,所述第一振动方向101′平行于衬底的主延伸平面100地延伸。
为了产生第一驱动振动,第一振动质量11、11′与驱动结构30并且尤其与另一驱动结构30′耦合。驱动结构30和/或另一驱动结构30′可平行于衬底的主延伸平面100、尤其平行于第一探测轴201运动和/或垂直于第一振动方向101′和/或平行于称作Y方向102的第二方向102运动地布置。在此,使驱动结构30相对于另一驱动结构30′反相运动,这在附图1中通过反向平行的箭头301和301′示出。在此也将驱动结构30、30′平行于Y方向102的运动称作驱动运动。
为了将驱动结构30、30′平行于Y方向102的驱动运动转化为平行于X方向101的第一驱动振动,第一传感器结构10具有偏转机构40、尤其是包围振动质量11、11′——也就是第一部分振动质量11和另一第一部分振动质量11′——的框架40。框架40在此包括四个角形元件41、42、43、44,所述四个角形元件中每个角形元件分别围绕摆动轴可摆动地布置在衬底上,所述摆动轴分别平行于称作Z方向103的第三方向103地布置,其中,所述Z方向103垂直于主延伸平面100延伸。四个摆动轴尤其布置在平面构造的部分振动质量的角部区域中,其中,所述框架40在静止位置中尤其矩形构造。四个角形元件41、42、43、44中的每一个角形元件尤其类似地构造,其中,所述角形元件41、42、43、44尤其仅仅在其取向方面不同地布置在衬底上。每个角形元件41、42、43、44尤其具有第一侧边41′和第二侧边41″,其中,尤其角形元件41、42、43、44的摆动轴分别布置在两个侧边41′、41″的角部区域中,在所述角部区域中两个侧边41′、41″相互连接。第一侧边41′优选垂直于第二侧边41″地布置。偏转元件40在此不仅与驱动结构30和/或另一驱动结构30′而且也与振动质量11、11′如此耦合,使得将驱动结构30和另一驱动结构30′平行于Y方向102的反相的驱动运动(参见箭头301、301′)转化为第一驱动振动(参见箭头101′),所述第一驱动振动平行于与Y方向102垂直的X方向101地延伸。X方向101和Y方向102在此平行于衬底的主延伸平面100地布置。第一振动质量11、11′尤其还能平行于Z方向103偏转。这意味着,通过转速传感器1围绕第一旋转轴201的转动运动产生第一部分振动质量11的和/或另一第一部分振动质量11′的通过第一科里奥利力引起的平行于Z方向103的反相的第一偏离运动。
转速传感器1还具有第二传感器结构20,所述第二传感器结构具有第二振动质量21、21′,其中,所述第二振动质量21、21′包括第二部分振动质量21和另一第二部分振动质量21′,其中,可以沿着平行于Y方向102的第二驱动方向102′相互反相地驱动这两个第二部分振动质量21、21′以进行第二驱动振动。驱动结构30和/或另一驱动结构30′在此不仅与第一传感器结构10的第一振动质量11、11′而且与第二传感器结构20的第二振动质量21、21′耦合。在此,可以驱动第二振动质量21、21′进行沿着不同于第一振动方向101′的第二振动方向102′的第二驱动振动,其中,所述第二振动方向102′尤其垂直于第一振动方向101′地布置。第一振动方向101′和第二振动方向102′尤其平行于衬底的主延伸平面100地布置。第二部分振动质量21在此通过第二耦合元件22与另一第二部分振动质量21′耦合。第二耦合元件22尤其相对于衬底可围绕平行于Z方向103垂直于衬底的主延伸平面100的耦合摆动轴203摆动并且同时围绕平行于X方向101和第二旋转轴202地延伸的扭转轴可摆动地布置。耦合摆动轴203在此沿着第三旋转轴203延伸。此外,第二振动质量21、21′不仅可以平行于Z方向103偏转而且也可以平行于X方向偏转。这意味着,可通过转速传感器1围绕第二旋转轴202的转动运动产生第二部分振动质量21的和/或另一第二部分振动质量21′的通过第二科里奥利力引起的平行于Z方向103的反相的第二偏离运动,并且可通过转速传感器1围绕第三旋转轴203的转动运动产生两个部分振动质量21、21′的通过第三科里奥利力引起的平行于X方向101的反相的第二偏离运动。
附图2中示出根据本发明的另一种实施方式所述的转速传感器1,该实施方式基本上相当于转速传感器1的在附图1中所示的和描述的实施方式。转速传感器1具有布置于衬底上的用于产生驱动结构30的驱动运动的驱动元件31和/或具有用于产生另一驱动结构30′的驱动运动的另一驱动元件31′。驱动元件31、31′尤其构造为梳形结构。转速传感器1还具有第一电极装置13、13′和第二电极装置23、23′,其中,所述第一电极装置13、13′尤其配置用于探测与平行于Z方向地作用于第一振动质量11、11′的第一科里奥利力有关的第一电容变化,和/或其中,所述第二电极装置23、23′尤其配置用于探测与平行于Z方向地作用于第二振动质量21、21′的科里奥利力有关的第二电容变化。转速传感器1还具有第三电极装置24、24′,所述第三电极装置配置用于探测与平行于X方向101地作用于第二振动质量21、21′的第三科里奥利力有关的第三电容变化。振动质量11、11′、21、21′中的每一个部分振动质量11、11′、21、21′尤其分别明确地分配给一个单独的部分电极装置13、13′、21、21′、24、24′,如附图2所示。
附图3中示出根据本发明的另一种实施方式的转速传感器1,该实施方式基本上相当于转速传感器1的已经描述过的实施方式。在此示出在驱动结构30、30′的反相驱动运动期间的转速传感器1,这通过反向平行的箭头302′、302″示出。驱动结构30在此通过驱动弹簧32与衬底耦合并且相对于衬底可运动地布置。通过驱动结构30与偏转元件40的第一耦合点45的耦合将驱动结构30的在箭头302′的方向上的运动转化为两个角形元件41、42的摆动运动,从而角形元件41、42的侧边的与耦合点45相对置的端部执行在反向平行的箭头101′、101″所示的方向上的反向平行运动。由此激励两个第一部分振动质量11、11′的平行于X方向101的反相的第一驱动模式。角形元件43、44相对于第二旋转轴202镜像对称地布置并且通过另一耦合点45′与另一驱动结构30′耦合。通过反相驱动运动(参见箭头302′、302″)驱动第二传感器结构20的第二振动质量21、21′进行反相的第二驱动模式(参见反向平行的箭头102′、102″)。在此,两个第二部分振动质量21、21′通过耦合弹簧22′与第二耦合元件22耦合。
附图4中示出根据本发明的另一种实施方式的转速传感器1,该实施方式基本上相当于转速传感器1的已经描述过的实施方式。在此示出两个第二部分振动质量21、21′的基于通过转速传感器1围绕第二旋转轴202的转动运动引起的第二科里奥利力所产生的第二偏离运动。当转速传感器1围绕第二旋转轴202进行转动运动时,通过第二振动质量21、21′的反相的第二驱动振动——在此通过反向平行的箭头102′、102″示出——使得第二部分振动质量21平行于Z方向102偏转(参见箭头202′),并且使得另一第二部分振动质量21′朝相反的方向(参见箭头202″)偏转。
附图5中示出根据本发明的另一种实施方式的转速传感器1,该实施方式基本上相当于转速传感器1的已经描述过的实施方式。在此示出两个第一部分振动质量11、11′的基于通过转速传感器1围绕第一旋转轴201的转动运动引起的第一科里奥利力所产生的第一偏离运动。当转速传感器1围绕第一旋转轴201进行转动运动时,通过第一振动质量11、11′的反相的第一驱动振动——在此通过反向平行的箭头101′、101″示出——使得第一部分振动质量11平行于Z方向102偏转(参见箭头201′),并且使得另一第一部分振动质量11′朝相反的方向(参见箭头201″)偏转。
附图6中示出根据本发明的另一种实施方式的转速传感器1,该实施方式基本上相当于转速传感器1的已经描述过的实施方式。在此示出两个第二部分振动质量21、21′的基于通过转速传感器1围绕第三旋转轴203的转动运动引起的第三科里奥利力所产生的另一第二偏离运动。当转速传感器1围绕第三旋转轴203进行转动运动时,通过第二振动质量21、21′的反相的第二驱动振动——在此通过反向平行的箭头102′、102″示出——使得第二部分振动质量21平行于X直线101偏转(参见箭头203′),并且使得另一第二部分振动质量21′朝相反的方向(参见箭头203″)偏转。在另一第二偏离运动期间使得第二耦合元件22围绕第三旋转轴203摆动。
附图7中示出根据本发明的另一种实施方式的转速传感器1,该实施方式基本上相当于转速传感器1的已经描述过的实施方式。在此,第二传感器结构20布置在第一传感器结构10的第一部分振动质量11和另一第一部分振动质量11′之间。
例如在相对于一个或者多个轴非对称构造的转速传感器的情况下,由生产引起的在弹簧和质量接片的结构宽度方面的波动可能会导致振动形式或者驱动模式和/或探测模式的变化。例如在非标称结构宽度的情况下,可能由驱动结构或者驱动框架元件的平面平行的驱动运动引起驱动框架元件的轻微的倾斜振动,在所述倾斜振动中例如一个驱动框架元件的一侧具有比另一个尤其布置于相对置侧处的驱动框架元件的振动幅度更大或者更小的第一振动幅度。因此,例如第一振动质量的第一驱动振动的幅度可能会偏离第二振动质量的第二驱动振动的幅度并且可能会导致信号灵敏度差异或者导致干扰信号,例如众所周知的术语正交。
相反,附图7所示的实施方式相对于已经描述的实施方式具有提高的对称性。在此,第一传感器结构10的第一部分振动质量11和另一第一部分振动质量11′与布置于中央的第二传感器结构20在空间上分开布置。如已经描述的实施方式中的那样,通过驱动结构30和/或另一驱动结构30′驱动第一驱动振动——也就是第一部分振动质量11的第一部分驱动振动和另一第一部分振动质量11′的另一第一部分驱动振动,其中,通过偏转框架40——该偏转框架包括相应布置的部分框架——将沿着Y方向102的驱动运动转化为平行于X方向101的第一驱动振动。然而,通过两个部分振动质量的空间分离引起的,在此与附图1至6中所描述的实施方式不同,缺少借助第一耦合元件12(参见附图1)的直接的弹簧耦合。因此,由于生产引起的偏差,两个第一部分振动质量11、11′的固有模式(Normalmoden)的谐振频率可能相互略有差别,并且可能会提供具有不同灵敏度的信号。
附图8中示出根据本发明的另一种实施方式的转速传感器1,该实施方式基本上相当于转速传感器1的已经描述过的实施方式。在此,第二传感器结构20与第一传感器结构10相同地构造,其中,第一传感器结构配置用于探测围绕第一旋转轴201的第一转速,第二传感器结构配置用于探测围绕第二旋转轴202的第二转速,第二传感器结构配置用于探测围绕第三旋转轴的第三转速,并且附加地第一传感器结构配置用于探测围绕第四旋转轴204的第四转速。在此,第四旋转轴204平行于第三旋转轴203、尤其垂直于主延伸平面100地布置。第一传感器结构还具有第一框架40,并且第二传感器结构20具有第二框架50,其中,所述第一框架40和第二框架50相同地构造,其中,仅仅振动质量11、11′或者21、21′相对于第一框架40或第二框架50的布置和/或耦合不同。
在此,将驱动结构30和/或另一驱动结构30′平行于Y方向102的驱动运动无偏转地耦合输入到第二振动质量21、21′的驱动振动中。通过偏转框架40将驱动结构30的和/或另一驱动结构的驱动运动转化为第一振动质量沿着平行于X方向的第一振动方向101′的第一驱动振动。这里已经在转速传感器1的芯片中如此连接来自于传感器结构的与所探测的平行于Z方向的相应的转速相关的探测信号,使得如对于与围绕第一旋转轴201的第一转速和围绕第二旋转轴202的第二转速的转速信号那样,在此也提供仅仅两个转速信号给转速传感器的分析处理电路。

Claims (11)

1.一种用于探测转速传感器(1)的转动运动的转速传感器(1),其中,所述转速传感器(1)具有第一传感器结构(10)、第二传感器结构(20)以及驱动结构(30),所述第一传感器结构具有第一振动质量(11,11′),所述第二传感器结构具有第二振动质量(21,21′),所述驱动结构与所述第一振动质量(11,11′)和所述第二振动质量(21,21′)耦合,其中,所述第一传感器结构(10)配置用于探测围绕第一旋转轴(201)的第一转速,并且所述第二传感器结构(20)配置用于探测围绕第二旋转轴(202)的第二转速,其中,能够驱动所述第一振动质量(11,11′)进行沿着第一振动方向(101′)的第一驱动振动,其中,能够驱动所述第二振动质量(21,21′)进行沿着不同于所述第一振动方向(101′)的第二振动方向(102′)的第二驱动振动,其中,所述第一旋转轴(201)垂直于所述第一振动方向(101′)地布置,并且所述第二旋转轴(202)垂直于所述第二振动方向(102′)地布置,其特征在于,所述第二传感器结构(20)配置用于探测围绕不同于所述第二旋转轴(202)的并且垂直于所述第二振动方向(102′)的第三旋转轴(203)的第三转速。
2.根据权利要求1所述的转速传感器(1),其特征在于,所述第一振动质量(11,11′)通过第一偏转元件(40)与所述驱动结构(30)耦合,和/或,所述第二振动质量(21,21′)通过第二偏转元件(50)与所述驱动结构(30)耦合,其中,所述第一偏转元件(40)和/或第二偏转元件(50)尤其如此配置,使得所述第一振动方向(101′)垂直于所述第二振动方向(102′)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(1),其特征在于,所述第一偏转元件(40)是包围所述第一振动质量(11,11′)的第一框架,所述第一振动质量(11,11′)与所述第一框架耦合,和/或其中,所述第二偏转元件(50)是包围所述第二振动质量(21,21′)的第二框架,所述第二振动质量(21,21′)与所述第二框架耦合。
4.根据权利要求3所述的转速传感器(1),其特征在于,所述第一框架和/或所述第二框架包括四个角形元件(41,42,43,44),其中,所述角形元件(41,42,43,44)中的每一个具有至少一个第一侧边(41′)和至少一个第二侧边(41″)并且借助所述第一侧边(41′)和所述第二侧边(41″)分别与所述四个角形元件(41,41′,41″,41″′)中的另一相邻的角形元件(42,43)耦合。
5.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(1),其特征在于,所述转速传感器(1)具有衬底,所述衬底具有主延伸平面(100),其中,所述驱动结构(30)平行于所述主延伸平面(100)、尤其直线地可运动地布置,其中,所述第一振动方向(101′)和所述第二振动方向(102′)平行于所述主延伸平面(100)地布置,其中,所述第一振动质量(11,11′)和所述第二振动质量(21,21′)垂直于所述主延伸平面(100)可偏转地布置,其中,所述第二振动质量(21,21′)平行于所述主延伸平面(100)可偏转地布置。
6.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(1),其特征在于,所述第一振动质量(11,11′)具有第一部分振动质量(11)以及与所述第一部分振动质量(11)耦合的另一第一部分振动质量(11′),和/或,所述第二振动质量(21,21′)具有第二部分质量(21)以及与所述第二部分振动质量(21)耦合的另一第二部分振动质量(21′),其中,能够驱动所述第一部分振动质量(11)和所述另一第一部分振动质量(11′)进行反相的第一驱动振动,其中,能够驱动所述第二部分振动质量(21)和所述另一第二部分驱动质量(21′)进行反相的第二驱动振动。
7.根据以上权利要求中任一项所述的转速传感器(1),其特征在于,所述第一传感器结构(10)具有第一电极装置(13),其中,所述第二传感器结构(20)具有第二电极装置(23)和第三电极装置(24),其中,所述第一电极装置(13)配置用于探测所述第一振动质量(11,11′)与所述衬底的主延伸平面(100)垂直的偏转并且所述第二电极装置(23)配置用于探测所述第二振动质量(21,21′)与所述衬底的主延伸平面(100)垂直的偏转,其中,所述第三电极装置(24)配置用于探测所述第二振动质量(21,21′)平行于所述主延伸平面(100)的偏转。
8.根据权利要求7所述的转速传感器(1),其特征在于,所述第一电极装置(13)具有与所述衬底的主延伸平面(100)平行地延伸的第一电极表面,和/或,所述第二电极装置(23)具有与所述衬底的主延伸平面(100)平行地延伸的第二电极表面,和/或,所述第三电极装置(24)具有多个接片状的部分电极,其中,尤其所述第三电极装置(24)的多个部分电极布置在所述第二振动质量(23)的凹部中。
9.一种用于制造转速传感器(1)的方法,其中,在第一制造步骤中在具有主延伸平面(100)的衬底上布置具有第一振动质量(11,11′)的第一传感器结构(10)、具有第二振动质量(21,21′)的第二传感器结构(20)以及可平行于所述主延伸平面(100)运动的驱动结构(300),其中,在第二制造步骤中以能够被驱动进行沿着第一振动方向(101′)的第一驱动振动的方式布置所述第一振动质量(11,11′);其中,以能够被驱动进行沿着不同于第一振动方向(101′)的第二振动方向(102′)的第二驱动振动的方式布置所述第二振动质量(21,21′),其中,在第三制造步骤中将所述驱动结构(30)与所述第一振动质量(11,11′)和所述第二振动质量(21,21′)耦合;其中,在第四制造步骤中配置第一传感器结构(10)用于探测围绕第一旋转轴(201)的第一转速以及配置第二传感器结构(20)用于探测围绕第二旋转轴(202)的第二转速,其中,垂直于所述第一振动方向(101′)地布置第一旋转轴(201),并且垂直于所述第二振动方向(102′)地布置第二旋转轴(202),其特征在于,在第五制造步骤中配置第二传感器结构(20)用于探测围绕不同于所述第二旋转轴(202)的并且垂直于所述第二振动方向(102′)的第三旋转轴(203)的第三转速。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在所述第三制造步骤中将所述第一振动质量(11,11′)通过第一偏转元件(40)与所述驱动结构(30)耦合,和/或,将所述第二振动质量(21,21′)通过第二偏转元件(50)与所述驱动结构(30)耦合,其中,尤其将所述第一偏转元件(40)构造为包围所述第一振动质量(11,11′)的第一框架和/或将所述第二偏转元件(50)构造为包围所述第二振动质量(21,21′)的第二框架,其中,尤其将所述第一振动质量(11,11′)与所述第一框架耦合和/或将所述第二振动质量(21,21′)与所述第二框架耦合。
11.根据权利要求9或10所述的方法,其特征在于,在第三制造步骤中将四个角形元件(41,42,43,44)彼此耦合成所述第一框架和/或所述第二框架,其中,所述角形元件(41,42,43,44)中的每一个具有至少一个第一侧边(41′)和至少一个第二侧边(42″),其中,将所述角形元件(41,42,43,44)中的每一个借助所述第一侧边(41′)和所述第二侧边(41″)分别与所述四个角形元件(41,42,43,44)中的另一相邻的角形元件(42,43)耦合。
CN201410457665.5A 2013-06-25 2014-06-24 具有三个敏感轴的转速传感器以及制造转速传感器的方法 Active CN104280565B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013212112.1 2013-06-25
DE102013212112.1A DE102013212112A1 (de) 2013-06-25 2013-06-25 Drehratensensor mit drei sensitiven Achsen und Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104280565A true CN104280565A (zh) 2015-01-14
CN104280565B CN104280565B (zh) 2019-11-05

Family

ID=52106166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410457665.5A Active CN104280565B (zh) 2013-06-25 2014-06-24 具有三个敏感轴的转速传感器以及制造转速传感器的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9651377B2 (zh)
CN (1) CN104280565B (zh)
DE (1) DE102013212112A1 (zh)
TW (1) TWI658252B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109153561A (zh) * 2016-05-18 2019-01-04 罗伯特·博世有限公司 微机械构件
CN109490568A (zh) * 2017-09-12 2019-03-19 罗伯特·博世有限公司 微机械转速传感器组件和相应的制造方法
CN118393168A (zh) * 2024-06-28 2024-07-26 宁波中车时代传感技术有限公司 一种转速传感器及制作方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015213447A1 (de) * 2015-07-17 2017-01-19 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor mit minimierten Störbewegungen in der Antriebsmode
DE102016213870A1 (de) 2015-11-20 2017-05-24 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Drehratensensor und Verfahren zu dessen Herstellung
IT201600106928A1 (it) 2016-10-24 2018-04-24 St Microelectronics Srl Giroscopio triassiale mems a modulazione di frequenza
DE102017215503A1 (de) * 2017-09-05 2019-03-07 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Drehraten-Sensoranordnung und entsprechendes Herstellungsverfahren
JP7098904B2 (ja) 2017-09-29 2022-07-12 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、電子機器および移動体
JP2019148477A (ja) 2018-02-27 2019-09-05 セイコーエプソン株式会社 角速度センサー、慣性計測装置、移動体測位装置、携帯型電子機器、電子機器、および移動体
DE102020205372A1 (de) * 2020-04-28 2021-10-28 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Bauteil für einen Drehratensensor und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102020205369A1 (de) * 2020-04-28 2021-10-28 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikromechanisches Bauteil für einen Drehratensensor und entsprechendes Herstellungsverfahren

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007054505A1 (de) * 2007-11-15 2009-05-20 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor
CN101514897A (zh) * 2008-02-19 2009-08-26 同济大学 改进型音叉式微机械陀螺
CN101903740A (zh) * 2007-12-18 2010-12-01 罗伯特·博世有限公司 偏航率传感器和用于运行偏航率传感器的方法
CN101963505A (zh) * 2009-07-21 2011-02-02 罗伯特·博世有限公司 微机械式旋转速率传感器
CN102183246A (zh) * 2009-12-24 2011-09-14 意法半导体股份有限公司 具有改进的驱动结构的集成微机电陀螺仪
US8272267B2 (en) * 2008-01-07 2012-09-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Angular velocity sensor
CN102735229A (zh) * 2011-03-30 2012-10-17 罗伯特·博世有限公司 旋转速率传感器
CN102788576A (zh) * 2011-05-20 2012-11-21 精工爱普生株式会社 陀螺仪传感器和电子设备

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009000743B4 (de) * 2009-02-10 2024-01-18 Robert Bosch Gmbh Vibrationskompensation für Drehratensensoren
US9194704B2 (en) * 2013-03-13 2015-11-24 Freescale Semiconductor, Inc. Angular rate sensor having multiple axis sensing capability

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007054505A1 (de) * 2007-11-15 2009-05-20 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor
CN101903740A (zh) * 2007-12-18 2010-12-01 罗伯特·博世有限公司 偏航率传感器和用于运行偏航率传感器的方法
US8272267B2 (en) * 2008-01-07 2012-09-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Angular velocity sensor
CN101514897A (zh) * 2008-02-19 2009-08-26 同济大学 改进型音叉式微机械陀螺
CN101963505A (zh) * 2009-07-21 2011-02-02 罗伯特·博世有限公司 微机械式旋转速率传感器
CN102183246A (zh) * 2009-12-24 2011-09-14 意法半导体股份有限公司 具有改进的驱动结构的集成微机电陀螺仪
CN102735229A (zh) * 2011-03-30 2012-10-17 罗伯特·博世有限公司 旋转速率传感器
CN102788576A (zh) * 2011-05-20 2012-11-21 精工爱普生株式会社 陀螺仪传感器和电子设备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109153561A (zh) * 2016-05-18 2019-01-04 罗伯特·博世有限公司 微机械构件
CN109153561B (zh) * 2016-05-18 2023-09-26 罗伯特·博世有限公司 微机械构件
CN109490568A (zh) * 2017-09-12 2019-03-19 罗伯特·博世有限公司 微机械转速传感器组件和相应的制造方法
CN118393168A (zh) * 2024-06-28 2024-07-26 宁波中车时代传感技术有限公司 一种转速传感器及制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140373628A1 (en) 2014-12-25
DE102013212112A1 (de) 2015-01-08
CN104280565B (zh) 2019-11-05
US9651377B2 (en) 2017-05-16
TWI658252B (zh) 2019-05-01
TW201522911A (zh) 2015-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104280565A (zh) 具有三个敏感轴的转速传感器以及制造转速传感器的方法
US9593949B2 (en) Yaw-rate sensor
US6349597B1 (en) Rotation rate sensor with uncoupled mutually perpendicular primary and secondary oscillations
US10900785B2 (en) Micromechanical rotational rate sensor system and corresponding production method
CN102183247B (zh) 具有两个敏感轴和耦合的检测模式的微机械旋转速率传感器
US9719784B2 (en) Micro-gyroscope and method for operating a micro-gyroscope
US9261363B2 (en) Yaw rate sensor
CN103226017A (zh) 耐振动的x轴环形陀螺仪换能器
US8794066B2 (en) Micromechanical Coriolis rate of rotation sensor
CN103776437A (zh) 微机械结构
CN102269589B (zh) 旋转速率传感器
US8272268B2 (en) Triaxial acceleration sensor
CN107192384B (zh) 一种mems三轴陀螺仪
TWI711803B (zh) 用於自動化應用的雙軸超堅固轉速感應器
CN101443629A (zh) 具有联接梁的转速传感器
CN104823020A (zh) 陀螺仪传感器及具有陀螺仪传感器的复合传感器
CN104422436B (zh) 微机械结构元件和用于制造微机械结构元件的方法
CN108449950B (zh) 微机械的转速传感器和用于制造该微机械的转速传感器的方法
US8746064B2 (en) Micromechanical sensor having a bandpass characteristic
US11421991B2 (en) Yaw-rate sensor with a substrate having a main extension plane, method for manufacturing a yaw-rate sensor
US11953323B2 (en) Micromechanical rate-of-rotation sensor set-up, rate-of-rotation sensor array and corresponding manufacturing method
CN110998232B (zh) 单轴和双轴的转速传感器
CN101339030B (zh) 具有磁致伸缩振子的双轴压电检测陀螺仪
CN105122002A (zh) 转速传感器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant