CN106461395A - 用于转动速率传感器的微机械的传感器构件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于转动速率传感器的微机械的传感器构件,其带有:第一、第二、第三和第四激振质量(12a至12d),该激振质量围绕中间空间能够调节地布置在所述保持部(10)处;所述第一激振质量(12a)和所述第二激振质量(12b)至少沿着第一振动轴线(14)能够调节并且所述第三激振质量(12c)和第四激振质量(12d)至少沿着第二振动轴线(16)能够调节,其中,第一跷动结构(26a)经过第一跷动‑耦合元件(28a)与第一激振质量(12a)并且经过第二跷动‑耦合元件(28b)与第二激振质量(12b)相连,并且相邻于所述第三激振质量(12c)的外侧(30a)如此地布置在所述保持部(10)处,使得所述第一跷动结构(26a)关于所述保持部(10)能够进入围绕预先给定的第一转动轴线(32a)的第一跷动运动中。
Description
本发明涉及一种用于转动速率传感器的微机械的传感器构件。本发明还涉及一种转动速率传感器。
背景技术
在US 2011/0061460 Al中说明了分别带有多个圆形地布置的激振质量的转动速率传感器。在一些实施方式中,所述圆形地布置的激振质量被框架包围,在该框架处,被框进的激振质量中的每个均与框架-耦合元件连接。被所述每个框架包围的激振质量应如此地连接在基面处并且从而能够进入振动运动中,使得只要所述相应的转动速率传感器围绕垂直于所述基面定向的旋转轴线旋转,则所述激振质量连同所述进行包围的框架能够进入围绕共同的中点的转动运动中。借助于通过梳状电极进行的对所述转动运动的侦测,应该接下来能够确定转动速率。
发明内容
本发明建立了具有权利要求1的特征的用于转动速率传感器的微机械的传感器构件和带有权利要求10的特征的转动速率传感器。
发明优势
本发明建立了用于转动速率传感器的微机械的传感器构件,在其中,四个激振质量和至少所述第一跷动结构能够构造/能够布置在所述保持部的比较小的面上。所述微机械的传感器构件由此以简单的方式比较小地能够构造。这点易化了所述微机械的传感器构件的或装备此的转动速率传感器的在体部处的布置,能够研究该体部的旋转特性。此外,所述微机械的传感器构件的小的可构造性减小了为此所需的材料的量,从而所述微机械的传感器构件能够在花费上更有利地制造。
相对于传统的环绕所述激振质量的框架,第一跷动结构独立地以及第一和第二跷动结构共同地具有经减小的面积需求。同时,借助于所述第一跷动结构或所述第一和第二跷动结构,能够阻碍所述微机械的传感器构件的组件的静电的抓接(Anschnappen)。例如,能够借助于所述至少一个跷动结构,阻碍从构造在激振质量至少之一处的执行器电极向着稳固地布置在所述保持部处的定子电极的静电的抓接。甚至当所述微机械的传感器构件显著地小地/节约面积地构造时,由此不必担心的是,由于其组件相互的静电的抓接,所述微机械的构件过渡到这样的状态中,在该状态中,它不再能够实施其传感器功能。因此,借助于本发明也能够实现带有经降低的失效速率的微机械的传感器构件。
在微机械的传感器构件的一个有利的实施方式中,所述微机械的传感器构件包括第二跷动结构,该跷动结构至少经过第三跷动-耦合元件与所述第一激振质量并且经过第四跷动-耦合元件与第二激振质量相连,并且相邻于所述第四激振质量的从所述第一激振质量和所述第二激振质量离开地取向的外侧如此地布置在所述保持部处:使得所述第二跷动结构关于所述保持部能够进入围绕预先给定的第二转动轴线的第二跷动运动中。要指出的是,甚至在所述微机械的传感器构件配有所述第二跷动结构时,额外于第一跷动结构,所述微机械的传感器构件的总共构造在所述保持部的面上的能够移动的组件具有相对于现有技术的经降低的面积需求。
优选地,所述微机械的构件包括至少一个执行器设备,该执行器设备借助于内置的或外置的控制和评估设备如此地被操控,使得借助于所述至少一个执行器设备能够使得所述第一激振质量和所述第二激振质量进入沿着至少所述第一振动轴线的至少一个第一振动运动中,并且所述第三激振质量和第四激振质量能够进入沿着至少所述第二振动轴线的至少一个第二振动运动中。进入所述至少一个第一振动运动中的第一和第二激振质量和进入所述至少一个第二振动运动中的第三和第四激振质量能够接下来用于证实/研究所述微机械的传感器构件(或配备此的转动速率传感器)的围绕至少一个预先给定的旋转轴线的旋转。
优选地,所述至少一个执行器设备借助于所述内置的或外置的控制和评估设备如此地被操控:使得借助于所述至少一个执行器设备能够将所述第一激振质量和所述第二激振质量进入沿着至少所述第一振动轴线的两个反平行的振动运动(作为所述至少一个第一振动运动)中,并且第三激振质量和第四激振质量能够进入沿着至少所述第二振动轴线的两个反平行的振动运动(作为所述至少一个第二振动运动)中。能够将两个彼此反平行的振动运动理解为两个反相的/以180°相移的振动运动(在相同的幅值和带有相同的周期的情况中)。下文还更加准确地论述所述第一、第二、第三和第四激振质量的这样的激励的优点。
以优选的方式,所述第一、第二、第三和第四激振质量如此地能够调节地布置在所述保持部处:使得在所述微机械的传感器构件的旋转期间,至少围绕垂直于所述第一振动轴线和所述第二振动轴线定向的旋转轴线,进入所述至少一个第一振动运动中的第一和第二激振质量垂直于所述第一振动轴线能够偏转,并且进入所述至少一个第二振动运动中的第三和第四激振质量垂直于所述第二振动轴线能够偏转。有利地,由此至少将所述第一跷动结构置进相对于所述保持部的第一跷动运动中。尤其,所述第二跷动结构以这种方式也能够进入相对于所述保持部的第二跷动运动中。借助这里所描述的机制,轻易地和可靠地能够证实/能够研究所述微机械的传感器构件(或配备此的转动速率传感器)的围绕所述旋转轴线的旋转。
例如,在所述第一跷动结构处构造有至少一个执行器电极,该执行器电极在第一跷动结构的第一跷动运动期间相对于至少一个布置在所述保持部处的定子电极能够调节。必要时,也能够在所述第二跷动结构处构造有至少一个执行器电极,该执行器电极在第二跷动结构的第二跷动运动期间相对于至少一个另外的布置在所述保持部处的定子电极能够调节。所述至少一个在所述相应的电极处取用的电压或存在于所述相应的电极之间的电容借助于用于证实/研究所述微机械的传感器构件围绕所述旋转轴线的旋转的简单的算法能够评估。尤其,能够使用在花费上有利的和需要较少结构空间的电子装置,以便评估所述至少一个电压和/或电容。
优选地,所述至少一个执行器电极构造在第一跷动结构的至少一个角区域处,该角区域分别部分地伸进在所述第一和第三激振质量之间的或在第二和第三激振质量之间的中间缝隙中。同样地,只要所述至少一个执行器电极构造在第二跷动结构处,则该执行器电极能够位于所述第二跷动结构的至少一个角区域处,该角区域分别部分地伸进在所述第一和第四激振质量之间的或在第二和第四激振质量之间的中间缝隙中。至少所述第一跷动结构配有所述至少一个执行器电极这一情况由此不提高所述微机械的传感器构件的组件的面积需求。
例如,所述微机械的传感器构件包括至少一个第一、第二、第三和第四质量-耦合元件作为所述至少一个质量-耦合元件,其中,第一激振质量经过所述第一质量-耦合元件与所述第三激振质量并且经过所述第二质量-耦合元件与所述第四激振质量相连,并且第二激振质量经过所述第三质量-耦合元件与所述第三激振质量并且经过所述第四质量-耦合元件与所述第四激振质量相连。作为备选方案或作为对此的补充方案,所述微机械的传感器构件也能够包括带有第一、第二、第三和第四拉簧和中间质量作为所述至少一个质量-耦合元件的至少一个耦合十字形部,其中,所述中间质量经过第一拉簧与所述第一激振质量、经过第二拉簧与所述第二激振质量、经过第三拉簧与所述第三激振质量并且经过第四拉簧与所述第四激振质量相连。由此,存在用于将所述四个激振质量中的每个经过至少一个质量-耦合元件与所述四个激振质量中的至少一个另外的进行连接的多个可行方案。
同样在带有这样的微机械的传感器构件的转动速率传感器中保证了前文所描述的优点。
附图说明
本发明的另外的特征和优点在下文借助于附图被阐释,其中,图1a和1b示出了微机械的传感器构件的实施方式的示意性展示。
具体实施方式
图1a和1b示意示出了微机械的传感器构件的实施方式的示意图。
借助于所述图1a和1b示意反映的微机械的传感器构件能够被采用在转动速率传感器处/中。但是要指出的是,微机械的传感器构件的可采用性不限于转动速率传感器的特定的型号。也能够将配有所述微机械的传感器构件的转动速率传感器理解为用于在不带有求取/测量转动速率的情况下证实/研究一个体部的旋转运动的传感器。
此外,所述微机械的传感器构件也能够被采用在另一个器件中。
在图1a中所绘出的微机械的传感器构件包括保持部10和第一、第二、第三和第四激振质量12a至12d。第一和第二激振质量12a和12b如此地能够调节地布置在所述保持部10处,使得所述第一激振质量12a和所述第二激振质量12b至少沿着所述第一振动轴线14相对于所述保持部10能够被调节。相应地,所述第三和第四激振质量12c和12d如此地能够调节地布置在所述保持部10处,使得所述第三激振质量12c和所述第四激振质量12d至少沿着倾斜于所述第一振动轴线14定向的第二振动轴线16相对于所述保持部10能够被调节。以优选的方式,所述第一振动轴线14和/或第二振动轴线16平行于所述保持部10的相邻的表面定向。此外,所述第一振动轴线14能够垂直于所述第二振动轴线16走向。但是,仅示例地解释所述振动轴线14和16的在图1a中所示的定向。
所述四个激振质量12a至12d围绕被所述四个激振质量12a至12d包围的中间空间能够调节地布置在所述保持部10处。例如,所述四个激振质量12a至12d能够围绕中点M存在。尤其,所述中点M能够是振动轴线14和16的交点。正如在图1a中所示那样,所述微机械的传感器构件也能够关于所述振动轴线14和16中的至少一个对称地构造。但是,微机械的传感器构件的可构造性不限于特定的对称性。也能够由此规定所述四个激振质量12a至12d的布置方式,即所述四个激振质量12a至12d中的每个具有端面18a至18d,该端面向着被所述四个激振质量12a至12d包围的/撑开的中间空间(或向着所述中点M)定向。由此,所述四个激振质量12a至12d的布置方式也能够规定为圆形。在所述第一激振质量12a和所述相邻的第三激振质量12c之间能够存在第一中间缝隙20a,而第二激振质量12b与所述第三激振质量12c能够包围第二中间缝隙20b。相应地,第三中间缝隙20c能够位于所述第一激振质量12a和所述相邻的第四激振质量12b之间,而第四中间缝隙20d能够将第二激振质量12b从所述第四激振质量12b分离。
所述微机械的传感器构件的四个激振质量12a至12d中的每个均经过至少一个质量-耦合元件22a至22d和24与所述四个激振质量12a至12d中的至少一个另外的相连。例如,所述微机械的传感器构件能够具有至少四个质量-耦合元件22a至22d,其中,第一激振质量12a经过第一质量-耦合元件22a与第三激振质量12c并且经过第二质量-耦合元件22b与第四激振质量12d相连,并且第二激振质量12b经过第三质量-耦合元件22c与第三
激振质量12c并且经过第四质量-耦合元件22d与第四激振质量12b相连。所述四个质量-耦合元件22a至22d能够尤其是U弹簧,其中优选地,所述U弹簧的U拱相对于所述中点M定向。所述四个质量-耦合元件22a至22d的在图1中示意反映的构造方案但是仅被示例地解释。
作为备选方案或作为对所述四个质量-耦合元件22a至22d的补充方案,所述微机械的传感器构件也能够包括作为所述至少一个质量-耦合元件22a至22d和24的耦合十字形部24。耦合十字形部24能够由四个拉簧24a至24d和一个中间质量24e形成,其中,所述中间质量24e经过第一拉簧24a与所述第一激振质量12a、经过第二拉簧24b与所述第二激振质量12b、经过第三拉簧24c与所述第三激振质量12c并且经过第四拉簧24d与所述第四激振质量12d能够相连。取代在这里列举的示例,却也能够使用另外构造的质量-耦合元件22a至22d和24,以便将所述四个激振质量12a至12d彼此相连。
所述微机械的传感器构件也具有第一跷动结构26a,该跷动结构至少经过第一跷动-耦合元件28a与所述第一激振质量12a并且经过第二跷动-耦合元件28b与所述第二激振质量12b相连。所述第一跷动结构26a相邻于所述第三激振质量12c的从所述第一激振质量12a和所述第二激振质量12b(从所述中间空间)离开地取向的外侧30a布置。这点也能够由此被规定,即所述第一跷动结构26a至少侧向地跨越所述第三激振质量12c的外侧30a。同样,第一和第二激振质量12a和12b的部分区域能够被第一跷动结构26a侧向地跨越。尤其,所述第一跷动结构26a能够具有半框架形的形状。
第一跷动结构26a如此地布置在所述保持部10处:使得第一跷动结构26a相对于所述保持部10能够进入围绕预先给定的第一转动轴线32a的第一跷动运动中。第一转动轴线32a能够垂直于振动轴线14和16至少之一进行定向。尤其,所述第一转动轴线32a能够垂直于所述第一振动轴线14和所述第二振动轴线16定向。此外,所述第一转动轴线32a能够垂直于所述保持部10的表面走向,该表面相邻于所述第一跷动结构26a。优选地,所述第一跷动结构26的形状具有关于对称平面的对称性,其中,所述第一转动轴线32a位于所述对称平面内。
在实施方式1a和1b中,所述微机械的传感器构件还具有第二跷动结构26b,该跷动结构至少经过第三跷动-耦合元件28c与所述第一激振质量12a并且经过第四跷动-耦合元件28d与所述第二激振质量12b相连。所述第二跷动结构26b相邻于所述第四激振质量12d的从所述第一激振质量12a和所述第二激振质量12b(从所述中间空间)离开地取向的外侧30b布置。同样,所述第二跷动结构26b能够至少侧向地跨越所述第四激振质量12d的外侧30b。同样,第一和第二激振质量12a和12b的部分区域能够额外地被第二跷动结构26b侧向地跨越。此外,所述第二跷动结构26a也能够具有半框架形的形状。
第二跷动结构26a如此地布置在所述保持部10处,使得第二跷动结构26b相对于所述保持部10能够进入围绕第二转动轴线32b的第二跷动运动中。第二转动轴线32b能够垂直于振动轴线14和16中的至少一个或垂直于所述保持部10的相邻于所述第二跷动结构26b的表面进行定向。第二转动轴线32b优选地平行于第一转动轴线32a定向。
所述跷动-耦合元件28a至28d中的至少一个能够是U弹簧,其U拱伸进被相应的跷动结构26a和26b撑开的内室中。所述跷动-耦合元件28a至28d的在图1a和1b中反映的形状却仅被示例地解释。
正如借助于图1a可见的那样,利用两个跷动结构26a和26b对所述微机械的构件进行的配备几乎不提高其组件在所述保持部10处的面积需求。所述微机械的传感器构件因此比较小地能够构造。
所述微机械的传感器构件的相对小的可构造性易化了其集成到其它的器件、例如智能手机中。此外,由于所述微机械的构件的有利的传感器几何特征,仅使用初始材料的经减小的量以用于其制造。所述微机械的传感器构件因此也在花费上有利地能够制造。同时,正如在下文更加准确地所阐释的那样,借助于所述至少一个跷动结构26a和26b,能够阻碍所述激振质量12a至12d的不被希望的调节运动。
优选地,所述微机械的传感器构件包括至少一个执行器设备34a至34d,该执行器设备借助内置的或外置的控制和评估设备36能够被操控。能够将所述内置的控制和评估设备36理解为构造/集成在所述微机械的传感器构件处/中的控制和评估设备36。相应与此,所述外置的控制和评估设备36能够被采用为与所述微机械的传感器构件分离地制造的构件。
借助于所述至少一个执行器设备34a至34d的通过控制和评估设备36进行的(未绘出的)操控,所述第一激振质量12a和所述第二激振质量12b能够进入沿着至少所述第一振动轴线14的至少一个第一振动运动38a和38b中。相应地,借助所述至少一个执行器设备34a至34d也能够使得所述第三激振质量12c和第四激振质量12d进入沿着至少所述第二振动轴线12的至少一个第二振动运动40a和40b中。图1a示出了:构造在激振质量12a至12d处的驱动电极35a至35d(作为所述至少一个执行器设备34a至34d的子组件),给该驱动电极分别配设(未示出的)不能够调节地布置在所述保持部10处的配合电极。借助于施加在所述驱动电极35a至35d和所述配合电极之间的电压信号,能够轻易地实施所述振动运动38a、38b、40a和40b的所期望的激励。但是要指出的是,驱动电极35a至35d和配合电极仅是用于构造所述至少一个执行器设备34a至34d的可行的示例。也能够将所述至少一个执行器设备34a至34d理解为另外构造的静电的执行器设备、磁性的执行器设备和/或压电的执行器设备。
有利地,所述第一激振质量12a和所述第二激振质量12b能够进入沿着第一振动轴线14的两个反平行的振动运动38a和38b(作为所述至少一个第一振动运动38a和38b)中。相应地,所述第三激振质量12c和所述第四激振质量12b也能够进入沿着第二振动轴线16的两个反平行的振动运动40a和40b(作为所述至少一个第二振动运动40a和40b)中。能够将两个彼此反平行的振动运动理解为两个反相的/以180°相移的振动运动(在相同的幅值和带有相同的周期的情况中)。
图1a反映了激振质量12a至12d的在不带有保持部10的加速的情况下的振动运动38a、38b、40a和40b。相应与此,在图1b中示出了这样的情况,在其中,所述微机械的传感器构件(或配有此的转动速率传感器)实施围绕至少一个第一旋转轴线z的旋转/部分旋转,该旋转轴线垂直于第一振动轴线14和第二振动轴线16定向。第一、第二、第三和第四激振质量12a至12d如此地能够调节地布置在所述保持部10处,使得在所述微机械的传感器构件围绕至少所述第一旋转轴线z的旋转期间,进入所述至少一个第一振动运动38a和38b中的第一和第二激振质量12a和12b垂直于所述第一振动轴线14能够偏转,并且进入所述至少一个第二振动运动40a和40b中的第三和第四激振质量12c和12d垂直于所述第二振动轴线16能够偏转。尤其,在所述第一和第二激振质量12a和12b的反平行的振动运动38a和38b中,并且在所述第三和第四激振质量12c和12d的反平行的振动运动40a和40b中,所述第一和第二激振质量12a和12b在两个对置的方向上垂直于所述第一振动轴线14并且第三和第四激振质量12c和12d在两个另外的对置的方向上垂直于所述第二振动轴线16进行偏转。在图1b中绘出了相应的通过科里奥利力在激振质量12a至12d的围绕所述第一旋转轴线z的旋转期间所触发的偏转运动42a至42d。可见的是,所述激振质量12a至12d的偏转运动42a至42d造成所述激振质量12a至12d的围绕被所述激振质量12a至12d包围的/撑开的中间空间(或围绕所述中点M)的转动运动/部分转动运动,从而至少所述第一跷动结构26a能够进入相对于所述保持部10的第一跷动运动中。这点也因此能够被规定,即经过所述跷动-耦合元件28a至28d,将所述激振质量12a至12d的围绕被所述激振质量12a至12d包围的/撑开的中间空间(或围绕所述中点M)的转动运动如此地传输至所述至少一个跷动结构26a和26b,即所述第一跷动结构26a能够进入第一跷动运动中并且所述第二跷动结构26b能够进入所述第二跷动运动中。
正如借助图1b可见的那样,所述跷动结构26a和26b允许所述激振质量12a至12d的在所述微机械的传感器构件围绕所述第一旋转轴线z的旋转期间的经触发的偏转运动42a至42d。但是,所述第一和第二激振质量12a和12b的不被希望的在垂直于第一振动轴线14定向的共同的方向上的偏转能够借助于所述至少一个跷动结构26a和26b可靠地阻碍。相应地,所述至少一个跷动结构26a和26b也能够可靠地中断所述第三和第四激振质量12c和12d的在垂直于第二振动轴线16定向的共同的方向上的不被希望的同时的运动。一般地,这些也能够称为激振质量12a至12d的平行运动不被希望,因为它们能够导致所述微机械的构件的组件的静电的抓接。
但是,借助所述至少一个跷动结构26a和26b可靠地阻碍了这样的不被希望的静电的抓接(Anschnappen)。尤其,借助于所述转动轴线32a和32b进行的跷动结构26a和26b的分别预先给定的固定的转点表现为用于制止所述静电的抓接的可靠的可行方案。由此,也不担心的是,所述微机械的传感器构件或配有此的转动速率传感器由于所述不被希望的静电的抓接而至少在此期间过渡到功能损害的状态中。由于所述微机械的传感器构件配有所述至少一个跷动结构26a和26b,则也不用担心由所述四个激振质量12a至12d形成的质量装置的进行妨碍的固有模态(Eigenmoden)。
所述至少一个跷动结构26a和26b由此显著改善了所述微机械的传感器构件的安全标准。同时,保持了所述微机械的传感器构件的组件的较小的面积需求的上文已经说明的优点,这实现了在电的器件(例如基于与所述微机械的传感器构件组合成为所谓的“片上系统”)中的成本降低和较高的集成密度。
所述微机械的传感器构件也能够具有至少一个传感器设备44a至44d,该传感器设备借助于所述内置的或外置的控制和评估设备36如此地能够运动,即借助所述至少一个被所述内置的或外置的控制和评估设备36操控的传感器设备44a至44d能够输出至少一个传感器信号45a至45d,并且借助于所述内置的或外置的控制和评估设备36在考虑所述至少一个(被所述至少一个传感器设备44a至44d提供的)传感器信号45a至45d的情况下,能够确定和能够输出关于所述微机械的传感器构件的旋转运动的信息47。能够确定的信息47能够例如包含关于恰好进行的围绕所述第一旋转轴线z的旋转的警示信号。作为备选方案或作为补充方案,所述能够确定的信息也包括至少一个用于说明围绕所述第一旋转轴线z的旋转的物理的参量,例如转动速率、转动速度、转动加速度、角速度和/或角加速度。
在图1a和1b的实施方式中,在所述第一跷动结构26a处构造有第一和第二执行器电极46a和46b作为所述至少一个传感器设备44a至44d的子单元,该子单元在所述第一跷动结构26的第一跷动运动期间相对于所配设的(未被绘出的)不能够调节地布置在所述保持部10处的(所述至少一个传感器设备44a至44d的)定子电极能够调节。相应地,所述第二跷动结构26b也具有第三和第四执行器电极46c和46d作为所述至少一个传感器设备44a至44d的子单元,为所述子单元配设稳固地布置在所述保持部10处的(所述至少一个传感器设备44a至44d的)(未示出的)定子电极,其中,第二跷动结构26b的所述第三和第四执行器电极46c和46d借助于所述第二跷动结构26b的跷动运动相对于所配设的定子电极能够调节。
但是要指出的是,所述执行器电极46a至46d在所述至少一个跷动结构26a和26b处仅是对于所述至少一个适用于证实/研究围绕所述第一旋转轴线z的旋转的传感器设备44a至44d的一个示例。例如,也能够采用至少一个另外构造的静电的传感器设备、至少一个磁性的传感器设备和/或至少一个压电的传感器设备,以用于证实/研究围绕所述第一旋转轴线z的旋转。
所述至少一个跷动结构26a和26b配有执行器电极46a至46d不与所述执行器电极46a至46d在所配设的定子电极处的不被希望的电的抓接的容忍相联系。作为其取代方案,由于所述至少一个跷动结构26a和26b的构造方案,可靠地禁止了所述电极46a至46d的不被希望的静电的抓接。
有利地,所述第一跷动结构26a的第一执行器电极46a位于其第一角部区域处。尤其,所述第一跷动结构26a的第一角部区域部分地能够伸进(在所述第一和第三激振质量12a和12c之间的)所述第一中间缝隙20a中。相应地,所述第一跷动结构26a的第二执行器电极46b位于其第二角部区域处。同样,所述第一跷动结构26a的第二角部区域能够部分地伸进(在所述第二和第三激振质量12b和12c之间的)所述第二中间缝隙20b中。第二跷动结构26b的第三执行器电极46c在一个优选的实施方式中位于其第一角部区域处,该角部区域优选地部分地伸进(在所述第一和第四激振质量12a和12d之间的)所述第三中间缝隙20c中。此外,所述第二跷动结构26b的第四执行器电极46d构造在其第二角部区域处,该角部区域部分地伸进(在所述第二和第四激振质量12b和12d之间的)所述第四中间缝隙20d中。由此,利用执行器电极46a至46d对所述至少一个跷动结构26a和26b的配备尤其以节约位置的方式而可行。
在一个有利的改型方案中,激振质量12a至12d也如此地连接在所述保持部10处,使得它们关于所述保持部10额外地还能够在空间方向上调节,该空间方向垂直于振动轴线14和16的至少之一(或垂直于所述保持部10的相邻的面)定向。优选地,所述激振质量12a至12d关于所述保持部10也在空间方向上(该空间方向垂直于所述振动轴线14和16走向)能够调节。例如,所述激振质量12a至12d关于所述保持部10也能够沿着平行于所述第一旋转轴线z、第一转动轴线32a和/或第二转动轴线32b定向的空间方向能够调节。
在这样的改型方案中,所述激振质量12a至12b也能够用于证实/研究所述微机械的传感器构件围绕垂直于第一振动轴线14定向的第二旋转轴线x的旋转和/或所述微机械的传感器构件围绕垂直于所述第二振动轴线16走向的第三旋转轴线y的旋转。所述微机械的构件围绕所述垂直于第一振动轴线14定向的第二旋转轴线x的旋转一般地促成了第一和第二激振质量12a和12b的在垂直于所述第一振动轴线14和第二旋转轴线x上定向的空间方向上的(未示出的)偏转运动。相应地,第三激振质量12c和第四质量12d在所述微机械的传感器构件的围绕垂直于第二振动轴线16定向的第三旋转轴线y(在普通情况中)的旋转期间沿着垂直于所述第二振动轴线16和所述第三旋转轴线x定向的空间方向上偏转。因为在两种情况中,所述相应的科里奥利力与所述相应的回转的运动的转动速率相关联,则也能够评估激振质量12a至12b的所述沿着所述空间方向定向的偏转运动,以便证实/研究所述相应的回转的运动。在两种情况中,从所述旋转中得到的偏转运动是反平行的,从而所述偏转运动能够更加轻易地与所述微机械的传感器构件的弯曲/形变不同。
适合用于识别所述相应的偏转运动的传感器设备能够电容、电磁和/或压电地构造。例如,所述微机械的传感器构件能够稳固地在所述保持部10处具有经连接的(未绘出的)板电极,该板电极沿着所述空间方向与所述激振质量12a至12b间隔。借助于评估存在于所述板电极和激振质量12a至12d的部分区域之间的电压/电容,能够识别所述相应的偏转运动。
Claims (10)
1.用于转动速率传感器的微机械的传感器构件,该传感器构件带有:
保持部(10);以及
第一、第二、第三和第四激振质量(12a至12d),该激振质量围绕被所述四个激振质量(12a至12d)包围的中间空间能够调节地布置在所述保持部(10)处;
其中,所述第一、第二、第三和第四激振质量(12a至12d)如此地能够调节地布置在所述保持部(10)处:使得所述第一激振质量(12a)和所述第二激振质量(12b)至少沿着第一振动轴线(14)关于所述保持部(10)能够调节,并且所述第三激振质量(12c)和第四激振质量(12d)至少沿着倾斜于所述第一振动轴线(14)定向的第二振动轴线(16)关于所述保持部(10)能够调节,
并且其中,所述四个激振质量(12a至12d)中的每个激振质量经过至少一个质量-耦合元件(22a至22d和24)与所述四个激振质量(12a至12d)中的至少一个另外的激振质量相连,
其特征在于第一跷动结构(26a),该跷动结构至少经过第一跷动-耦合元件(28a)与第一激振质量(12a)相连并且经过第二跷动-耦合元件(28b)与第二激振质量(12b)相连,并且相邻于所述第三激振质量(12c)的从所述第一激振质量(12a)和所述第二激振质量(12b)离开地取向的外侧(30a)如此地布置在所述保持部(10)处,使得所述第一跷动结构(26a)关于所述保持部(10)能够进入围绕预先给定的第一转动轴线(32a)的第一跷动运动中。
2.按照权利要求1所述的微机械的传感器构件,其中,所述微机械的传感器构件包括第二跷动结构(26b),该跷动结构至少经过第三跷动-耦合元件(28c)与第一激振质量(12a)相连并且经过第四跷动-耦合元件(28d)与第二激振质量(12b)相连,并且相邻于所述第四激振质量(12d)的从所述第一激振质量(12a)和所述第二激振质量(12b)离开地取向的外侧(30b)如此地布置在所述保持部(10)处:使得所述第二跷动结构(26b)关于所述保持部(10)能够进入围绕预先给定的第二转动轴线(32b)的第二跷动运动中。
3.按照权利要求1或2所述的微机械的传感器构件,其中,所述微机械的构件包括至少一个执行器设备(34a至34d),该执行器设备借助于内置的或外置的控制和评估设备(36)如此地被操控,使得借助于所述至少一个执行器设备(34a至34d)能够使得所述第一激振质量(12a)和所述第二激振质量(12b)进入沿着至少所述第一振动轴线(14)的至少一个第一振动运动(38a)中,并且所述第三激振质量(12c)和第四激振质量(12d)能够进入沿着至少所述第二振动轴线(16)的至少一个第二振动运动(38b)中。
4.按照权利要求3所述的微机械的传感器构件,其中,所述至少一个执行器设备(34a至34d)借助于所述内置的或外置的控制和评估设备(36)如此地被操控:使得借助于所述至少一个执行器设备(34a至34d)能够将所述第一激振质量(12a)和所述第二激振质量(12b)进入沿着至少所述第一振动轴线(14)的作为所述至少一个第一振动运动(38a)的两个反平行的振动运动中,并且第三激振质量(12c)和第四激振质量(12d)能够进入沿着至少所述第二振动轴线(16)的作为所述至少一个第二振动运动(38b)的两个反平行的振动运动中。
5.按照权利要求3或4所述的微机械的传感器构件,其中,所述第一、第二、第三和第四激振质量(12a至12d)如此地能够调节地布置在所述保持部(10)处:使得在所述微机械的传感器构件的至少围绕垂直于所述第一振动轴线(14)和所述第二振动轴线(16)定向的旋转轴线(z)的旋转期间,进入所述至少一个第一振动运动(38a)中的第一和第二激振质量(12a、12b)垂直于所述第一振动轴线(14)能够偏转,并且进入所述至少一个第二振动运动(38b)中的第三和第四激振质量(12c、12d)垂直于所述第二振动轴线(16)能够偏转,从而至少所述第一跷动结构(26a、26b)能够进入相对于所述保持部(10)的第一跷动运动中。
6.按照权利要求5所述的微机械的传感器构件,其中,在所述第一跷动结构(26a)处构造有至少一个执行器电极(46a、46b),该执行器电极在第一跷动结构(26a)的第一跷动运动期间相对于至少一个布置在所述保持部(10)处的定子电极能够调节。
7.按照权利要求6所述的微机械的传感器构件,其中,所述至少一个执行器电极(46a、46b)构造在第一跷动结构(26a)的至少一个角区域处,该角区域分别部分地伸进在所述第一和第三激振质量(12a、12c)之间的或在第二和第三激振质量(12b、12c)之间的中间缝隙(20a、20b)中。
8.按前述权利要求中任一项所述的微机械的传感器构件,其中,所述微机械的传感器构件包括至少一个第一、第二、第三和第四质量-耦合元件(22a至22d)作为所述至少一个质量-耦合元件(22a至22d、24),并且其中,第一激振质量(12a)经过所述第一质量-耦合元件(22a)与所述第三激振质量(12c)相连并且经过所述第二质量-耦合元件(22b)与所述第四激振质量(12d)相连,并且第二激振质量(12b)经过所述第三质量-耦合元件(22c)与所述第三激振质量(12c)相连并且经过所述第四质量-耦合元件(22d)与所述第四激振质量(12d)相连。
9.按前述权利要求中任一项所述的微机械的传感器构件,其中,所述微机械的传感器构件包括带有第一、第二、第三和第四拉簧(24a至24d)和中间质量(24e)作为所述至少一个质量-耦合元件(22a至22d、24)的至少一个耦合十字形部(24),并且其中,所述中间质量(24e)经过第一拉簧(24a)与所述第一激振质量(12a)相连、经过第二拉簧(24b)与所述第二激振质量(12b)相连、经过第三拉簧(24c)与所述第三激振质量(12c)相连并且经过第四拉簧(24d)与所述第四激振质量(12d)相连。
10.带有按前述权利要求中任一项所述的微机械的传感器构件的转动速率传感器。
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