DE19853063A1 - Winkelgeschwindigkeitssensor und Diagnosesystem dafür - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Winkelgeschwindigkeitssen­ sor, der bei verschiedenen Steuerungssystemen wie bei­ spielsweise sowohl bei einem Fahrzeugbewegungs- /Verhaltenssteuerungssystem als auch bei einem Navigati­ onssystem oder bei einer Videokamera zur Kompensation der Handbewegungen der Bedienperson angewandt werden kann, und genauer einen Winkelgeschwindigkeitssensor, der eine Winkelgeschwindigkeit unter Verwendung einer piezoelek­ trischen Vibrationseinrichtung erfaßt.

Die 1995 veröffentlichte japanische Offenlegungsschrift Nr. 7-181 042 offenbart einen herkömmlichen Winkelge­ schwindigkeitssensor, der eine Stimmgabel-Vibrations­ einrichtung, eine Ansteuerschaltungseinrichtung, um diese Vibrationseinrichtung in Vibration zu versetzen, und eine Winkelgeschwindigkeitserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Vibrationsbewegung aufweist, die in einer zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung senkrech­ ten Richtung verursacht wird, wodurch eine um eine vorbe­ stimmte Achse auftretende Winkelgeschwindigkeit der Vi­ brationseinrichtung erhalten wird.

Weiterhin ist zur Erfassung eines Fehlers in dem System eine Diagnoseschaltung vorgesehen. Ein Ladungsverstärker erzeugt ein Ausgangssignal, das eine erfaßte Winkelge­ schwindigkeit darstellt. Ein Bandpaßfilter (BPF) ist mit dem Ausgangsanschluß dieses Ladungsverstärkers verbunden. Ein Differenzverstärker vergleicht das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers mit dem Ausgangssignal des Bandpaßfil­ ters. Wenn das erhaltene Differenzausgangssignal größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist, wird beurteilt, daß bei dem Sensor ein Versagen (wie ein Abblättern eines an einem piezoelektrischen Aufbau angebrachten piezoelek­ trischen Elementes) auftritt.

Jedoch erzeugt bei dieser Diagnoseschaltung der Diffe­ renzverstärker kein Differenzausgangssignal, wenn ein Er­ fassungsdraht (Sensordraht) da sowohl der Ladungsverstär­ ker als auch der Bandpaßfilter kein Ausgangssignal ausge­ ben (0 V). Anders ausgedrückt kann die Diagnoseschaltung dieses herkömmlichen Winkelgeschwindigkeitssensors nicht eine Unterbrechung von Sensordrähten erfassen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Winkelgeschwindigkeitssensor mit einem Diagnosesystem be­ reitzustellen, das ein Versagen des Sensors einschließ­ lich der Unterbrechung von Sensordrähten erfassen kann. Dabei soll ein Winkelgeschwindigkeitssensor mit einer Elektrodenanordnung bereitgestellt werden, der den Fehler bei der Erfassung der Winkelgeschwindigkeit verringern kann.

Diese Aufgabe wird durch die in den beiliegenden Patent­ ansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Insbesondere wird erfindungsgemäß ein Winkelgeschwindig­ keitssensor mit einer Vibrationseinrichtung, einer an der Vibrationseinrichtung vorgesehene Ansteuerelektrodenein­ richtung zur Ansteuerung der Vibrationseinrichtung und einer an der Vibrationseinrichtung vorgesehene Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung zur Erzeu­ gung eines Erfassungssignals bereitgestellt, das eine auf die Vibrationseinrichtung beaufschlagte Winkelgeschwin­ digkeit darstellt. Eine mit der Ansteuerelektrodenein­ richtung verbundene Ansteuerschaltung führt ein Ansteuer­ signals der Ansteuerelektrodeneinrichtung zu, um die Vi­ brationseinrichtung in Vibration zu versetzen. Eine mit der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung verbundene Winkelgeschwindigkeitserfassungsschaltung er­ faßt eine Vibrationsbewegung, die in einer Richtung ver­ ursacht wird, die senkrecht zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung verläuft, auf der Grundlage des Erfassungssignals der Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektrodeneinrichtung, wodurch eine Winkelgeschwindigkeit der Vibrationseinrichtung erhalten wird, die um eine vor­ bestimmte Achse auftritt. Eine Signaleingabeschaltung führt ein Diagnosesignal der Vibrationseinrichtung über eine an der Vibrationseinrichtung vorgesehene Diagnosesi­ gnaleingabeelektrodeneinrichtung zu. Eine Diagnoseein­ richtung untersucht bzw. diagnostiziert den Winkelge­ schwindigkeitssensors auf der Grundlage eines auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals, das zumindest ent­ weder von der Ansteuerelektrodeneinrichtung oder der Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung erhal­ ten wird.

Die Ansteuerschaltung kann das Ansteuersignal mit einer vorbestimmten Frequenz der Ansteuerelektrodeneinrichtung zuführen, um die Vibrationseinrichtung in Vibrationen zu versetzen. In diesem Fall führt die Signaleingabeschal­ tung das Diagnosesignal mit einer Frequenz zu, die sich von der vorbestimmten Frequenz des Ansteuersignals unter­ scheidet.

Vorzugsweise oszilliert die Vibrationseinrichtung im An­ sprechen auf das Diagnosesignal in einer Richtung, die senkrecht zu der Oszillationsrichtung der Vibrationsein­ richtung verläuft.

Vorzugsweise weist die Versagenserfassungsschaltung eine Synchronisationserfassungseinrichtung zur Synchronisati­ onserfassung des auf das Diagnosesignal ansprechenden Si­ gnals unter Verwendung eines Signals au, das sich in Pha­ se mit dem Diagnosesignal befindet.

Vorzugsweise erfaßt die Diagnoseeinrichtung eine verän­ derte Gleichstromkomponente des auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals.

Vorzugsweise erzeugt die Signaleingabeschaltung das Dia­ gnosesignal durch Modifizierung eines internen Signals, das durch die Ansteuerschaltung verwendet wird. Die An­ steuerschaltung steuert die Oszillationsamplitude der Vi­ brationseinrichtung unter Verwendung eines Rückkopplungs­ signals, das die Oszillation der Vibrationseinrichtung wiedergibt. Somit verwendet die Signaleingabeschaltung das Rückkopplungssignal als das interne Signal zur Erzeu­ gung des Diagnosesignals. Vorzugsweise ist eine Frequen­ zwandlereinrichtung zur Multiplikation einer geraden Zahl mit einer Frequenz des Rückkopplungssignals zur Erzeugung des Diagnosesignals vorgesehen.

Die Signaleingabeschaltung kann einen Bandpaßfilter zum Filtern des in das Diagnosesignal zu modifizierenden in­ ternen Signals aufweist. Die Signaleingabeschaltung kann eine Gleichspannungsänderungseinrichtung zur Änderung der Gleichspannung des in das Diagnosesignal zu modifizieren­ den internen Signals aufweisen.

Alternativ dazu führt die Signaleingabeschaltung das Dia­ gnosesignal auf der Grundlage eines von einer geeigneten Signalerzeugungseinrichtung zugeführten externen Signals intermittierend zu.

Vorzugsweise ist die Frequenz des Diagnosesignals diesel­ be wie die des Ansteuersignals, das der Vibrationsein­ richtung zugeführt wird.

Vorzugsweise weist die Signaleingabeschaltung eine Ampli­ tudenänderungseinrichtung zur Änderung der Amplitude des Diagnosesignals auf.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Vibrationseinrichtung mit einen piezoelektrischen Körper auf, wobei eine Referenzpotentialelektrodeneinrichtung zum Erhalt eines auf einem vorbestimmten Referenzpotenti­ al gehaltenen Elektrodenbereichs zwischen der Diagnosesi­ gnaleingabeelektrodeneinrichtung und der Winkelgeschwin­ digkeitserfassungselektrodeneinrichtung vorgesehen ist.

Vorzugsweise sind die Referenzpotentialelektrodeneinrich­ tung und die Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung zwischen der Ansteuerelektrodeneinrichtung und der Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung ange­ ordnet.

Die Vibrationseinrichtung kann zumindest einen Schenkel mit einer Vorderfläche und gegenüberliegenden Seitenflä­ chen aufweisen, so daß die Winkelgeschwindigkeitserfas­ sungselektrodeneinrichtung an einer Seitenfläche ausge­ bildet ist, wohingegen die Diagnosesignaleingabeelektro­ deneinrichtung an der Vorderfläche nahe an der anderen Seitenfläche ausgebildet ist.

Vorzugsweise liegt die Fläche der Diagnosesignaleinga­ beelektrodeneinrichtung in dem Bereich von 1,52 mm bis 2,5 mm². Die Referenzpotentialelektrodeneinrichtung ist an der Vorderfläche des Schenkels angeordnet, wobei die Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung von den Refe­ renzpotentialelektrodeneinrichtungen mit einem Abstand in dem Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm beabstandet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2A bis 2D Ansichten einer Elektrodenanordnung, die auf jeweiligen Flächen einer in Fig. 1 gezeigten Vibrati­ onseinrichtung ausgebildet sind,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Steuerungsschaltkreises des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 4 eine Ansicht, die ein Verfahren zur Erfassung der Unterbrechung von Drähten gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel veranschaulicht,

Fig. 5 einen Graphen, der ein Ausgangssignal einer Strom- Spannungswandlerschaltung in Bezug auf eine Kapazität zwischen einer Diagnoseelektrode und einer Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektrode des Winkelgeschwindig­ keitssensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar­ stellt,

Fig. 6 einen Graphen, der die Kapazität zwischen der Dia­ gnoseelektrode und der Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektrode in Bezug auf die Größe der Diagnoseelektrode des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel darstellt,

Fig. 7 einen Graphen, der das Ausgangssignal des Strom- Spannungswandlerschaltkreises in Bezug auf das Diagnose­ signal des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 8A bis 8D Ansichten, die eine andere Elektrodenan­ ordnung darstellen, die auf jeweiligen Oberflächen einer Vibrationseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel ausgebildet sind,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer weiteren Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 11A und 11B Ansichten, die ein Verfahren zur Erfas­ sung von Drahtunterbrechungen gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel veranschaulichen,

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines weiteren Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 13A bis 13D Ansichten einer Elektrodenanordnung, die auf jeweiligen Oberflächen einer in Fig. 12 gezeigten Vi­ brationseinrichtung ausgebildet sind,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem dritten und einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 15A bis 15D Ansichten einer Elektrodenanordnung, die jeweils auf Oberflächen einer in Fig. 14 gezeigten Vibra­ tionseinrichtung ausgebildet sind,

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 17 eine Ansicht, die ein Verfahren zur Erfassung von Drahtunterbrechungen gemäß dem dritten Ausführungsbei­ spiel veranschaulicht,

Fig. 18 ein Blockschaltbild einer anderen Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem dritten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 19 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem vierten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 20A und 20B Ansichten, die ein Verfahren zur Erfas­ sung von Drahtunterbrechungen gemäß dem vierten Ausfüh­ rungsbeispiel veranschaulichen,

Fig. 21 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 22 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines anderen abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 23 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 24 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines weiteren abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 25 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines weiteren abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 26A bis 26D Ansichten einer Elektrodenanordnung ei­ nes weiteren abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 27 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,

Fig. 28A bis 28D Ansichten einer Elektrodenanordnung, die jeweils auf Oberflächen einer in Fig. 27 gezeigten Vibra­ tionseinrichtung ausgebildet sind,

Fig. 29 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem fünften Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 30A bis 30D Ansichten einer experimentellen Elektro­ denanordnung des Winkelgeschwindigkeitssensors,

Fig. 31A bis 31D Ansichten einer weiteren experimentellen Elektrodenanordnung des Winkelgeschwindigkeitssensors,

Fig. 32 einen Graphen, der einen Winkelgeschwindigkeit­ seinfluß in Bezug auf die Position der Diagnoseelektrode darstellt,

Fig. 33 einen Graphen, der eine Versagensempfindlichkeit in Bezug auf die Position der Diagnoseelektrode dar­ stellt,

Fig. 34 einen Graphen, der das Verhältnis zwischen dem Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeitseinfluß) und der Diagnoseelektro­ dengröße darstellt,

Fig. 35 einen Graphen, der ein Verhältnis zwischen der Versagensempfindlichkeit und der Diagnoseelektrodengröße darstellt,

Fig. 36 einen Graphen, der ein Verhältnis zwischen dem Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit und dem Elektroden­ abstand darstellt,

Fig. 37 einen Graphen, der ein Verhältnis zwischen der Versagensempfindlichkeit und dem Elektrodenabstand dar­ stellt,

Fig. 38 einen Graphen, bei dem experimentelle Daten in Bezug auf den Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit zu­ sammengefaßt sind,

Fig. 39 einen Graphen, bei dem experimentelle Daten in Bezug auf die Versagensempfindlichkeit zusammengefaßt sind,

Fig. 40 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,

Fig. 41 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines weiteren abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,

Fig. 42 eine perspektivische Ansicht der Gesamtanordnung eines weiteren abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel und

Fig. 43A bis 43D Ansichten einer Elektrodenanordnung ei­ nes anderen abgeänderten Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Anordnung eines Winkelgeschwindigkeitssensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Fig. 2A bis 2D zeigen Ansichten ei­ ner Elektrodenanordnung des in Fig. 1 gezeigten Winkelge­ schwindigkeitssensors.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist ein Winkelgeschwindigkeits­ sensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Vibrati­ onseinrichtung 1 auf, die als eine Stimmgabel mit einem U-förmigen Stab mit einem geschlossenen Sockelende (d. h. einem Verbindungsstab 6) und verzweigten, von dem Sockel wegführenden Enden (d. h. einem rechten Schenkelstab bzw. Schenkel 4 und einem linken Schenkel 5) aufgebaut ist. Die rechten und linken Schenkel 4 und 5 sowie der Verbin­ dungsstab 6 sind als rechtwinklige Quader ausgebildet. Diese Stababschnitte 4, 5 und 6 sind einstückig und aus einem piezoelektrischen Körper wie einem keramischen pie­ zoelektrischen Körper oder einem Kristall gebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird PZT, ein keramisches pie­ zoelektrisches Teil, angewendet, das hinsichtlich von Po­ larisationseigenschaften flexibel justierbar ist sowie leicht herzustellen ist.

Wie in Fig. 2A gezeigt, weist die Vibrationseinrichtung 1 eine U-förmige glatte Vorderfläche X1 auf, an der symme­ trisch in Bezug auf eine vertikale Achse oder eine Mitte­ lachse in Längsrichtung (d. h. Z-Achse) der Vibrationsein­ richtung 1 parallele Ansteuerelektroden 11 und 12 vorge­ sehen sind. Die zur Ansteuerung bzw. zum Antrieb der Vi­ brationseinrichtung 1 verwendeten parallelen Ansteuere­ lektroden 11 und 12 verlaufen in der Längsrichtung (lateralen Richtung) des Verbindungsstabs 6 und knicken dann rechtwinklig ab (d. h. gemäß Fig. 1 aufwärts), um weiter parallel miteinander entlang der Vorderfläche X1 der jeweiligen Schenkel 4 und 5 zu verlaufen. Somit über­ brücken die jeweils in einem U-förmigen Aufbau ausgebil­ deten parallelen Ansteuerelektroden 11 und 12 jeweils die Schenkel 4 und 5 über den Verbindungsstab 6. Die oberen Enden der Ansteuerelektroden 11 und 12 sind jeweils auf derselben Höhe der Schenkel 4 und 5 positioniert.

Die nachstehend als innere Ansteuerelektrode 12 bezeich­ nete Ansteuerelektrode 12 verläuft entlang des inneren umlaufenden Rands der U-förmigen Vorderfläche X1. Die nachstehend als äußere Ansteuerelektrode 11 bezeichnete andere Ansteuerelektrode 11 verläuft entlang des äußeren umlaufenden Rands der U-förmigen Vorderfläche X1.

Überwachungselektroden 13 und 14 sowie Hilfsmasselektroden 15 und 16 sind nahe an den Ansteuerelektroden 12 und 11 an Abschnitten vorgesehen, die von dem Verbindungsstab 6 entfernt liegen (d. h. näher an den entfernten Enden der jeweiligen Schenkel 4 und 5 als an den Ansteuerelektroden 12 und 11 liegen). Die Überwachungselektroden 13 und 14 überwachen nicht nur den Ansteuerzustand der Vibrations­ einrichtung 1 sondern verursachen ebenfalls eine Oszilla­ tion der Vibrationseinrichtung 1. Eine an dem rechten Schenkel 4 vorgesehene Überwachungselektrode 13 ist von dem rechten oberen Ende der inneren Ansteuerelektrode 12 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet und verläuft in der selben Richtung wie die innere Ansteuerelektrode 12 entlang des inneren umlaufenden Rands der U-förmigen Vorderfläche X1. Die an dem linken Schenkel 5 vorgesehene Überwachungselektrode 14 ist von dem linken oberen Ende der inneren Ansteuerelektrode 12 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet und verläuft in derselben Richtung wie die innere Ansteuerelektrode 12 entlang des inneren umlaufenden Randes der U-förmigen Vorderfläche X1. Die eine an dem rechten Schenkel 4 vorgesehene Hilfsmas­ seelektrode 15 ist von dem rechten oberen Ende der äuße­ ren Ansteuerelektrode 11 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet und verläuft in derselben Richtung wie die äußere Ansteuerelektrode 11 entlang dem äußeren umlaufen­ den Rand der U-förmigen Vorderfläche X1. Die andere an dem linken Schenkel 5 vorgesehene Hilfsmasseelektrode 16 ist von dem linken oberen Ende der äußeren Ansteuerelek­ trode um einen vorbestimmten Abstand beabstandet und ver­ läuft in derselben Richtung wie die äußere Ansteuerelek­ trode 11 entlang dem äußeren umlaufenden Rand der U- förmigen Vorderfläche X1. Die Überwachungselektroden 14a und 14b sowie die Hilfsmasseelektroden 16a und 16b weisen dieselbe vertikale Länge (Länge in Längsrichtung) auf und sind in derselben Höhe angeordnet.

Diagnoseelektroden 17 und 18 sind nahe an den Überwa­ chungs- und Hilfsmassenelektroden 13, 14, 15 und 16 an Abschnitten vorgesehen, die von dem Verbindungsstab 8 ab­ gelegen angeordnet sind (d. h. näher an den entfernten En­ den der jeweiligen Schenkel 4 und 5 als die Monitor- und Hilfsmasseelektroden 13, 14, 15 und 16 liegen). Die Dia­ gnoseelektroden 17 und 18 weisen dieselbe vertikale Länge (Länge in Längsrichtung) auf und sind in derselben Höhe mit Seitenbreiten (lateralen Breiten) angeordnet, die identisch zu denen der entsprechenden Schenkel 4 und 5 sind. Die Diagnoseelektroden 17 und 18 dienen nicht nur als Elektroden zur Eingabe eines Diagnosesignals, sondern dienen ebenfalls als Elektroden zur Polarisation des pie­ zoelektrischen Körpers der Vibrationseinrichtung 1. In Fig. 1 zeigen weiße ganzflächige Pfeile die Polarisation des piezoelektrischen Körpers der Vibrationseinrichtung 1 an. Jeweils an den entferntest liegenden Enden der Vor­ derfläche X1 der Schenkel 4 und 5 vorgesehene Anschluß­ flächenelektroden (Pad-Elektroden) 19 und 20 entnehmen die erfaßten Winkelgeschwindigkeitssignale aus den Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22.

Die Vibrationseinrichtung 1 weist eine U-förmige glatte Rückfläche (Rückseite) X2 auf, die im Aufbau vollständig die gleiche wie die Vorderfläche X1 ist. Die Vorderfläche X1 und die Rückfläche verlaufen parallel. An der Rückflä­ che X2 ist eine U-förmige gemeinsame Elektrode 25 voll­ ständig an einem Bereich vorgesehen, der allen vorstehend beschriebenen Ansteuerelektroden 11 und 12 Überwachungse­ lektroden 13 und 14, Hilfsmasseelektroden 15 und 16 sowie Erfassungselektroden 17 und 18 entspricht bzw. zugewandt ist, wie in Fig. 2D gezeigt ist.

Der rechte Schenkel 4 weist wie in Fig. 2B gezeigt eine äußere Seitenfläche Y1 auf, die mit einer Winkelgeschwin­ digkeitserfassungselektrode 21 an einer Höhenposition entsprechend zu der Diagnoseelektrode 17 und einer Kurz­ schlußelektrode 26 an einer Höhenposition entsprechend zu der Hilfsmasseelektrode 15 versehen ist. Der linke Schen­ kel 5 weist wie in Fig. 2C gezeigt eine äußere Seitenflä­ che Y2 auf, die mit der anderen Winkelgeschwindigkeitser­ fassungselektrode 22 an einer Höhenposition entsprechend zu der anderen Diagnoseelektrode 18 sowie einer anderen Kurzschlußelektrode 27 an einer Höhenposition entspre­ chend zu der Hilfsmasseelektrode 16 versehen ist. Die Kurzschlußelektroden 26 und 27 verbinden die gemeinsame Elektrode 25 jeweils elektrisch mit den Hilfsmasseelek­ troden 15 und 16.

Die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 sind über Leiterelektroden 23 und 24 jeweils einstückig mit den Anschlußflächenelektroden 19 und 20 ausgebildet. Die Leiterelektroden 23 und 24 verlaufen von den Winkel­ geschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 aufwärts und knicken rechtwinklig zu den Anschlußflächenelektroden 19 und 20 ab.

Alle diese jeweils auf den Flächen der Vibrationseinrich­ tung 1 ausgebildeten Elektroden sind mit Bezug auf die vertikale Mittelachse bzw. oder Mittelachse in Längsrich­ tung (d. h. Z-Achse) der Vibrationseinrichtung 1 symme­ trisch angeordnet.

Bei der vorstehend beschriebenen Elektrodenanordnung ist es möglich, die Position der Winkelgeschwindigkeitserfas­ sungselektrode 21 von der äußeren Seitenfläche Y1 zu der inneren Seitenfläche des rechten Schenkels 4 zu verän­ dern, die der äußeren Seitenfläche Y1 gegenüberliegt. In derselben Weise ist es möglich, die Position der Winkel­ geschwindigkeitserfassungselektrode 22 von der äußeren Seitenfläche Y2 zu der inneren Seitenfläche des linken Schenkels 5 zu verändern, die der äußere Seitenfläche Y2 gegenüberliegt. Es ist ebenfalls möglich, eine der Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 wegzu­ lassen.

Die Vibrationseinrichtung ist wie in Fig. 1 gezeigt durch einen geeigneten Kleber wie einem Epoxydkleber an einen Träger 3 geklebt. Der Träger 3 weist einen Hals 3A auf, der als Vibrationseinrichtung wie ein Torsionsbalken dient. Der Träger 3 ist aus einem geeigneten Metallmate­ rial wie 42N (42-Legierung) hergestellt.

Der Träger 3 ist an einer Oberfläche K1 einer Grundplatte 2 wie einem Gehäuse des Winkelgeschwindigkeitssensors oder einem Fahrzeuggehäuse über einen Abstandshalter 3b wie einem Vibrationen abhaltenden Gummi befestigt. Somit hält der Träger 3 die Vibrationseinrichtung 1 in einer frei schwebenden Bedingung in Bezug auf die Grundplatte 2, so daß die Vorder- und Rückflächen X1 und X2 der Vi­ brationseinrichtung 1 parallel zu der Oberfläche K1 der Grundplatte 2 verlaufen.

Insgesamt sind zehn an der Grundplatte 2 vorgesehene An­ schlüsse T1 bis T10 mit den Ansteuerelektroden 11 und 12, den Überwachungselektroden 13 und 14, den Hilfsmasselek­ troden 15 und 16, den Diagnoseelektroden 17 und 18 sowie den Anschlußflächenelektroden 19 und 20 verbunden. Diese Anschlüsse T1 bis T10 sind entlang zwei bezüglich der vertikalen Mittelachse (d. h. der Z-Achse) der Vibrations­ einrichtung 1 symmetrischen rechten und linken Reihen an­ geordnet.

Diese als Zwischenstationen dienenden Anschlüsse T1 bis T10 sind zwischen den vorstehend beschriebenen Elektroden und einer (nicht gezeigten) Ansteuer-/Erfassungsschaltung angeordnet. Zur elektrischen Verbindung drahtgebondete Metalldrahte W1 bis W10 sind zwischen den Anschlüssen T1 bis T10 und deren entsprechenden Elektroden gespannt. Die Grundplatte 2 ist von diesen Anschlüssen T1 bis T10 elek­ trisch isoliert.

Der vorstehend beschriebene Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit betrieben. Für diesen Betrieb erhalten die Hilfsmasseelektroden 15 und 16 sowie die ge­ meinsame Elektrode 25 über die Anschlüsse T3 und T8 ein elektrisches Referenzpotential. Die Ansteuerelektroden 11 und 12 empfangen jeweils Wechselstromansteuersignale aus den Anschlüssen T10 und T5. Die zueinander um 180° pha­ senverschobenen Wechselstromansteuersignale verursachen eine zyklische Spannungsänderung, wie das Referenzpoten­ tial als Mitte aufweist und sowohl in positive als auch in negative Richtungen schwankt. Die Frequenz jedes An­ steuersignals ist gleich einer Resonanzfrequenz der Vi­ brationseinrichtung 1, die in Richtung der Ansteuerachse (d. h. Y-Achse) wie in Fig. 1 gezeigt oszilliert. Der rechte Schenkel 4 und der linke Schenkel 5 sind entlang dieser Ansteuerachse ausgerichtet. Das Referenzpotential kann auf Massepotential (Erdpotential) eingestellt sein oder derart mit einer Vorspannung beaufschlagt werden, daß es auf ein konstantes Potential wie 2,5 V beibehalten wird.

Somit werden Wechselspannungen mit zueinander invertier­ ten Phasen zwischen den jeweiligen Ansteuerelektroden 11 und 12 an der Vorderfläche X1 und der gemeinsamen Elek­ trode 25 an der Rückfläche X2 angelegt. Die Schenkel 4 und 6 befinden sich in Richtung der Ansteuerachsen (d. h. X-Achse) in Resonanz. Während des Ansteuerbetriebs fließt zwischen der Überwachungselektrode 13 und der gemeinsamen Elektrode 25 ein signifikanter Strom. Dieser Strom wird überwacht und über den Anschluß T4 als Ausgangssignal ab­ gegeben. In derselben Weise wird der zwischen der anderen Überwachungselektrode 14 und der gemeinsamen Elektrode 25 fließende Strom überwacht und über den Anschluß T9 als Ausgangssignal ausgegeben. Jedes Ansteuersignal wird auf der Grundlage des überwachten Wertes geregelt, damit die Amplitude jede Schenkels 4 und 5 in der Y-Richtung unge­ achtet jeglicher Temperaturänderung stabilisiert wird.

Unter einem derartigen gesteuerten selbsterregenden Os­ zillationszustand kann die Vibrationseinrichtung 1 einer Winkelgeschwindigkeit Ω ausgesetzt werden, die um die vertikale Mittelachse (d. h. der Z-Achse) jedes Schenkels 4 und 5 beaufschlagt wird. Diese Winkelgeschwindigkeit Ω erzeugt eine Coriolis-Kraft, die die Schenkel 4 und 5 in Richtung der X-Achse (d. h. Richtung der Erfassungsachse), die senkrecht zu der Vorderfläche X1 und der Rückfläche X2 verläuft, in Vibrationen versetzt.

Die X-Achsen-Komponente der in jedem Schenkel 4 und 5 verursachten Vibration ist proportional zu dem zwischen der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrode 21 oder 22 und der gemeinsamen Elektrode 25 fließenden Strom. Dieser Stromwert ist als ein Ausgangssignal erfaßbar, das über die mit der Anschlußflächenelektrode 19 oder 20 verbunde­ nen Anschluß T1 oder T6 erhalten wird.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung des vorstehend beschriebenen Winkelgeschwindigkeitssen­ sors. Die Steuerschaltung weist einen Ansteuerabschnitt A1, einen Erfassungsabschnitt A2 und einen Diagnoseab­ schnitt A3 auf.

Ein zwischen den Überwachungselektroden 13 und 14 sowie dem Antriebsabschnitt A1 geschalteter Ladungsverstärker 201 wandelt die Ausgangswerte (Stromwerte) der Überwa­ chungselektrode 13 und 14 in entsprechende Spannungen um. Der Ansteuerabschnitt A1 weist eine AGC-Schaltung (automatische Verstärkersteuerschaltung) 202 und eine In­ verterschaltung 203 auf. Die AGC-Schaltung 202 empfängt ein internes Signal des Ladungsverstärkers 201, das als (nachstehend auch als FB-Signal bezeichnetes) Rückkopp­ lungssignal mit einer Frequenz fd dient. Die AGC- Schaltung 202 justiert die Verstärkung des Ansteuersi­ gnals derart, daß das Rückkopplungssignal mit einer kon­ stanten Spannung erzeugt wird. Die Inverterschaltung 203 invertiert das aus der AGC-Schaltung 202 zugeführte An­ steuersignal. Somit empfangen die Ansteuerelektroden 11 und 12 Wechselspannungen (d. h. Ansteuersignale) mit zu­ einander invertierten Phasen.

Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 202 und 208 wandeln die über den Anschlußflächenelektroden 19 und 20 jeweils gesendeten Ausgangssignale der Winkelgeschwindigkeitser­ fassungselektroden 21 und 22 in entsprechende Spannungen um. Eine Differenzschaltung 209 empfängt die Ausgangs­ spannungen der Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 und erzeugt ein Differenzsignal, das die Differenz zwischen diesen Ausgangsspannungen darstellt.

Der Erfassungsabschnitt A2 weist eine erste Synchronisa­ tionserfassungseinrichtung 210 und einen ersten Tiefpaß­ filter (TPF) 211 auf. Die erste Synchronisationserfas­ sungseinrichtung 210 empfängt das von der Differenzschal­ tung 209 erzeugte Differenzsignal und führt die Synchro­ nisationserfassung auf der Grundlage des Rückkopplungs­ signals mit der Frequenz fd durch. Der erste Tiefpaßfil­ ter 211 glättet das Ausgangssignal der ersten Synchroni­ sationserfassungseinrichtung 210 zur Umwandlung dieses Signals in ein Gleichspannungssignal.

Der Diagnoseabschnitt A3 weist einen Signaleingabeab­ schnitt A31 und einen Signalerfassungsabschnitt A32 auf. Der Signaleingabeabschnitt A31 führt den Diagnoseelektro­ den 17 und 18 ein Diagnosesignal VB zu. Der Signalerfas­ sungsabschnitt 32 erfaßt ein Ausgangssignal im Anspre­ chen auf aus den Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ troden 21 und 22 erhaltene Diagnosesignal.

Genauer weist der Signaleingabeabschnitt 31 einen Multi­ plizierer (eine Modulationseinrichtung) 204, einen Band­ paßfilter (BPF) 205 und eine Amplitudeneinstelleinrich­ tung 206 auf. Der Multiplizierer 204 erzeugt ein modifi­ ziertes Rückkopplungssignal mit einer erhöhte Frequenz, die das geradzahlige Vielfache (beispielsweise das Dop­ pelte) der Frequenz (fd) des ursprünglichen Rückkopp­ lungssignals ist. Der Bandpaßfilter 205 läßt lediglich das modifizierte Rückkopplungssignal mit der vorbestimm­ ten erhöhten Frequenz (beispielsweise 2fd) durch. Die Amplitudeneinstelleinrichtung 206 stellt die Amplitude des modifizierten Rückkopplungssignals ein und erzeugt das Diagnosesignal VB mit der Frequenz 2fd und der einge­ stellten Amplitude, das zu den Diagnoseelektroden 17 und 18 gesendet wird. Somit dient die Amplitudeneinstellein­ richtung 206 als eine Amplitudenänderungseinrichtung zur Änderung der Amplitude des Diagnosesignals VB, das den Diagnoseelektroden 17 und 18 zugeführt wird.

Der Signalerfassungsabschnitt A32 weist eine zweite Syn­ chronisationserfassungseinrichtung (212) und einen zwei­ ten Tiefpaßfilter 213 auf. Die zweite Synchronisationser­ fassungseinrichtung 212 empfängt das Differenzsignal der Differenzschaltung 209 und führt die Synchronisationser­ fassung auf der Grundlage eines Signals mit derselben Phase wie die Phase des Diagnosesignals VB mit der Fre­ quenz 2fd durch. Der zweite Tiefpaßfilter 213 glättet das Ausgangssignal der zweiten Synchronisationserfassungsein­ richtung 212 zur Umwandlung dieses Signals in ein Gleich­ spannungssignal.

Ein grundsätzlicher Winkelgeschwindigkeitserfassungsvor­ gang wird durch den Ansteuerabschnitt A1 und den Erfas­ sungsabschnitt A2 durchgeführt. Zunächst wird eine Wech­ selspannung (beispielsweise 400 mV eff. bzw. 400 mVrms) zwischen der Ansteuerelektrode 11 und der gemeinsamen Elektrode 25 angelegt. Eine Wechselspannung, die dieselbe Amplitude (beispielsweise 400 mV eff.) aufweist, jedoch um 180° phasenverschoben ist, wird zwischen der Ansteue­ relektrode 12 und der gemeinsamen Elektrode 25 angelegt. Somit oszilliert die Vibrationseinrichtung 1 in Richtung der Y-Achse.

Die Überwachungselektroden 13 und 14, der Ladungsverstär­ ker 201, die automatische Verstärkungssteuerschaltung 202, die Inverterschaltung 203 sowie die Ansteuerelektro­ den 11 und 12 bilden gemeinsam eine selbsterregte Oszil­ lationsgruppe. Die Überwachungselektroden 13 und 14 er­ zeugen Ausgangssignale (Stromsignale), die die überwach­ ten Oszillationen darstellen. Auf der Grundlage der Aus­ gangssignale der Überwachungselektroden 13 und 14 werden die den Ansteuerelektroden 11 und 12 zugeführten Ansteu­ ersignale derart geregelt, daß eine konstante selbster­ regte Oszillation ungeachtet jeglicher Temperaturänderung verwirklicht wird. Das Ansteuersignal weist dieselbe Fre­ quenz wie die Frequenz fd des Rückkopplungssignals auf. Somit oszilliert die Vibrationseinrichtung 1 bei der Re­ sonanzfrequenz fd.

Unter einer derartigen gesteuerten selbsterregten Oszil­ lationsbedingung kann die Vibrationseinrichtung 1 der Winkelgeschwindigkeit Ω ausgesetzt werden, die um die vertikale Mittelachse (d. h. die Z-Achse) jedes Schenkels 4 und 5 auftritt. Diese Winkelgeschwindigkeit Ω erzeugt die Coriolis-Kraft, die die Schenkel 4 und 5 in Richtung der X-Achse (d. h. in Richtung der Erfassungsachse) in Vi­ brationen versetzt. Die Amplitude der verursachten Vibra­ tion ist proportional zu der Winkelgeschwindigkeit Ω. Die X-Achsenkomponente der verursachten Vibration in je­ dem Schenkel 4 und 5 wird als ein Ausgangssignal (Istsignal) der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrode 21 oder 22 erfaßt. Die Resonanzfrequenz der vorstehend beschriebenen Winkelgeschwindigkeitserfassungsvibration ist identisch mit der Resonanzfrequenz fd der durch die Ansteuerelektroden 11 und 12 verursachten Vibration.

Der Erfassungsabschnitt A2 verarbeitet die Ausgangssigna­ le der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22. Genauer wandeln die Strom-Spannungs- Wandlerschaltungen 207 und 208 die Ausgangssignale der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 in entsprechende Spannungssignale um. Die Differenzschaltung 209 erzeugt ein Differenzspannungssignal zwischen den um­ gewandelten Spannungssignalen. Die erste Synchronisati­ onserfassungseinrichtung 210 empfängt das erzeugte Diffe­ renzspannungssignal und führt die Synchronisationserfas­ sung auf der Grundlage des Rückkopplungssignals mit der Frequenz fd durch. Der erste Tiefpaßfilter (TPF) 211 emp­ fängt das Ausgangssignal der ersten Synchronisationser­ fassungseinrichtung 210 und erzeugt ein Winkelgeschwin­ digkeitssignal S1 als ein Gleichspannungssignal.

Der Diagnoseabschnitt A3 führt die Diagnoseverarbeitung durch. Genauer legt der Signaleingabeabschnitt A das Dia­ gnosesignal VB zwischen den Diagnoseelektroden 17 und 18 sowie der gemeinsamen Elektrode 25 an. Das Diagnosesignal VB wird in der nachstehend beschriebenen Weise erzeugt. Der Multiplizierer 204 erzeugt das modifizierte Rückkopp­ lungssignal mit der doppelten Frequenz 2fd. Das modifi­ zierte Rückkopplungssignal gelangt durch den Bandpaßfil­ ter 205. Die Amplitudeneinstelleinrichtung 206 stellt die Amplitude des modifizierten Rückkopplungssignals ein und erzeugt das Diagnosesignal VB mit der vorbestimmten Amplitude (beispielsweise 10 mV eff.), das den Diagno­ seelektroden 17 und 18 zugeführt wird.

Wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω beaufschlagt wird, wird das Diagnosesignal VB von den Diagnoseelektroden 17 und 18 zu den Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 übermittelt und über die Anschlußflächenelek­ troden 19 und 20 zu den Strom-Spannungs- Wandlerschaltungen 207 und 208 gesendet. Somit erzeugen die Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 Signa­ le im Ansprechen auf die Diagnoseelektroden VB.

Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω beaufschlagt wird, er­ zeugen die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 ein zusammengesetztes Signal, das eine Winkelge­ schwindigkeitssignalkomponente (Frequenz, fd) und eine Diagnosesignalkomponente (Frequenz: 2fd) aufweist, die durch die Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 sowie die Differenzschaltung 209 erfaßbar sind.

Die Winkelgeschwindigkeitssignalkomponente (Frequenz: fd) wird durch den Erfassungsabschnitt A2 zur Erzeugung des Winkelgeschwindigkeitssignals S1 verarbeitet. Demgegen­ über wird die Diagnosesignalkomponente (Frequenz: 2fd) gelöscht, wenn die erste Synchronisationserfassungsein­ richtung 210 die Synchronisationserfassung auf der Grund­ lage des Rückkopplungssignals (Frequenz: fd) ausführt.

Die Signalkomponente mit der Frequenz 2fd (d. h. die Dia­ gnosesignalkomponente, die auf das Diagnosesignal VB an­ spricht) wird bei der Versagenserfassung zur Überprüfung des Drahtbruchs verwendet.

Die zweite Synchronisationserfassungseinrichtung 212 emp­ fängt das Differenzsignal der Differenzschaltung 209 und führt die Synchronisationserfassung auf der Grundlage ei­ nes von dem Bandpaßfilter 205 erzeugten Referenzsignals aus, bei dem es sich um das VB-Signal mit der Frequenz 2fd handelt. Das zweite Tiefpaßfilter (TPF) 213 glättet das Ausgangssignal der zweiten Synchronisationserfas­ sungseinrichtung 212 zur Erzeugung eines Gleichspannungs­ signals als ein Versagenssignal R1. Die Signalkomponente mit der Frequenz fd wird gelöscht, wenn die zweite Syn­ chronisationserfassungseinrichtung 212 die Synchronisati­ onserfassung auf der Grundlage des VB-Signals (Frequenz: 2fd) durchführt.

Beispielsweise erzeugen die Winkelgeschwindigkeitserfas­ sungselektroden 21 und 22 bei einem normalen Zustand der Drähte W1 und W6 gleichphasige Signale im Ansprechen auf das Signal mit der Frequenz 2fd. Diese gleichphasigen Si­ gnale werden durch die Differenzschaltung 209 gelöscht. Folglich wird das Versagenssignal R1 auf einem Referenz­ potential (beispielsweise 0 V) beibehalten.

Wenn demgegenüber einer der Drähte W1 und W6 gebrochen ist, erzeugt einer der Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektroden 21 und 22 kein Ausgangssignal. Somit weist das Versagenssignal R1 einen (nachstehend als Zustand 1 be­ zeichneten) positiven oder negativen Potentialversatz von dem (als Zustand 0 bezeichneten) Referenzpotential auf, wie in Fig. 4 gezeigt. Somit ist ein Versagen der Drähte W1 und W6 stets erfaßbar.

In derselben Weise kann ein Versagen der Drähte W2 und W7 durch Anlegen des vorbestimmten Signals VB zur Erfassung einer Änderung des Versagenssignals R1 von dem Zustand 0 auf den Zustand 1 erfaßt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung ist die Erfas­ sung einer kleinen Änderung in der Empfindlichkeit oder eines kleinen Verlusts in der Schaltung aufgrund eines losen Kontakts usw. durch Überwachung der Schwankung des Versagenssignals R1 innerhalb eines Bereichs zwischen dem Zustand 0 und dem Zustand 1 möglich. Die Verwendung des Diagnosesignals VB mit der Frequenz, die sich von der des Winkelgeschwindigkeitserfassungssignals unterscheidet, stellt eine hervorragende Überwachungsgenauigkeit bereit und ermöglicht es, das Versagenssignal von dem Winkelge­ schwindigkeitssignal sicher zu unterscheiden.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung rührt das Dia­ gnosesignal VB von dem Rückkopplungssignal her und wird bei dem Erfassungsabschnitt A2 gelöscht, falls kein Ver­ sagen erfaßt wird. Somit wird kein negativer Einfluß auf die Sensoreigenschaften ausgeübt.

Hinsichtlich der Effektivität des Löschens während der Synchronisationserfassungsverarbeitung ist es vorzuzie­ hen, daß die Frequenz des Diagnosesignals VB ein gerad­ zahliges Vielfaches (2, 4, 6, . . .) der Frequenz des ur­ sprünglichen Rückkopplungssignals ist.

Das Vorsehen des Bandpaßfilters 205 bewirkt eine exklusi­ ve Zufuhr des Diagnosesignals VB der Frequenz 2fd zu den Diagnoseelektroden 17 und 18.

Als eine Abänderung des vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels ist die Erfassung des Signals im Anspre­ chen auf das Diagnosesignal VB aus den Ansteuerelektroden 11 und 12 über eine ähnliche Schaltungsanordnung mit Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen und einer Differenz­ schaltung möglich. In diesem Fall ist der Bruch der Dräh­ te W5 und W10 erfaßbar.

Obwohl das Diagnosesignal VB an die Diagnoseelektroden 17 und 18 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spiel angelegt wird, ist es möglich, eine Niedrigstrom­ schaltung zur direkten Zufuhr von Strom der Frequenz 2fd an die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 vorzusehen. Es ist ebenfalls möglich, ein invertiertes Diagnosesignal VB derart zuzuführen, daß das Versagens­ signal R1 ein gewisses Versatzpotential aufweist, wenn die Drähte sich in einem normalen Zustand befinden, und das Referenzpotential aufweisen, wenn ein Versagen erfaßt wird.

Es ist möglich, jeweils zwei Amplitudeneinstelleinrich­ tungen 206 zur Verarbeitung der Diagnoseelektroden 17 und 18 vorzusehen.

Es ist möglich, zwei Signalerfassungsabschnitte A32 vor­ zusehen, die jeweils die zweite Synchronisationserfas­ sungseinrichtung 212 und den zweiten Tiefpaßfilter 213 aufweisen, um die Ausgangssignale der Strom-Spannungs- Wandlerschaltungen 207 und 208 unabhängig voneinander zu verarbeiten.

Die Form der Diagnoseelektrode 17 kann von der der Dia­ gnoseelektrode 18 unterschiedlich sein. In diesem Falle verarbeiten zwei Amplitudeneinstelleinrichtungen (d. h. Amplitudenänderungseinrichtungen) unabhängig voneinander die den Diagnoseelektroden 17 und 18 zugeführten Signale derart, daß die Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 im Ansprechen auf das Diagnosesignal VB dieselben Ausgangssignale erzeugen. Die erzeugten Ausgangssignale der Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 können durch die Differenzschaltung 209 gelöscht werden. Somit wird das Versagenssignal Rl auf dem Referenzpotential (beispielsweise 0 V) beibehalten, wenn kein Drahtbruch erfaßt wird.

Wenn das Diagnosesignal VB (10 mV eff.) an die Diagno­ seelektrode 17 angelegt wird, ist das Ausgangssignal der Strom-Spannungs-Wandlerschaltung 207 proportional zu der Kapazität zwischen der Diagnoseelektrode 17 und der Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektrode 21 wie in Fig. 5 gezeigt. Die Größe (Fläche) der Diagnoseelektrode 17 ist proportional zu der Kapazität zwischen der Diagnoseelek­ trode 17 und der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektro­ de 21.

Anhand der in Fig. 5 und 6 gezeigten Beziehungen ist ver­ ständlich, daß das Ausgangssignal der Strom-Spannungs- Wandlerschaltung 207 proportional zu der Größe der Dia­ gnoseelektrode 17 ist. In ähnlicher Weise ist das Aus­ gangssignal der Strom-Spannungs-Wandlerschaltung 208 pro­ portional zu der Größe der Diagnoseelektrode 18.

Das Ausgangssignal der Strom-Spannungs-Wandlerschaltung variiert proportional zu dem Diagnosesignal wie in Fig. 7 gezeigt, wobei die Größe der Diagnoseelektrode 17 2 mm² beträgt.

Vorzugsweise ist das Größenverhältnis zwischen der Dia­ gnoseelektrode 17 und der Diagnoseelektrode 18 reziprok zu dem Amplitudenverhältnis der den Diagnoseelektroden 17 und 18 beaufschlagten Diagnosesignalen, so daß die Strom- Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 dieselben Aus­ gangssignale im Ansprechen auf das Diagnosesignal VB er­ zeugen und die erzeugten Ausgangssignale durch die Diffe­ renzschaltung 209 gelöscht werden.

Beispielsweise beträgt die Amplitude des an die Diagno­ seelektrode 17 angelegten Diagnosesignals die Hälfte der Amplitude des an die Diagnoseelektrode 18 angelegten Dia­ gnosesignals, wenn die Größe der Diagnoseelektrode 17 doppelt so groß wie die der anderen Diagnoseelektrode 18 ist. Das Versagenssignal R1 wird somit auf dem Referenz­ potential (beispielsweise 0 V) beibehalten, wenn kein Drahtbruch erfaßt wird.

Fig. 8A bis 8D zeigen eine andere Elektrodenanordnung, die bei dem Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anwendbar ist. Bei der Elektrodenan­ ordnung gemäß Fig. 8A bis 8D sind die Diagnoseelektroden 17 und 18 in Längsrichtung (d. h. in Richtung der Z-Achse) des Winkelgeschwindigkeitssensors versetzt. In diesem Fall verarbeiten die zwei Amplitudeneinstelleinrichtungen (d. h. Amplitudenänderungseinrichtungen) die den Diagno­ seelektroden 17 und 18 zugeführten Signale derart unab­ hängig voneinander, daß die Strom-Spannungs-Wandlerschal­ tungen 207 und 208 dieselben Ausgangssignale im Anspre­ chen auf das Diagnosesignal VB erzeugen. Die erzeugten Ausgangssignale der Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 können durch die Differenzschaltungen 209 ausgelöscht werden. Das Versagenssignal R1 wird somit auf dem Referenzpotential (beispielsweise 0 V) beibehalten, wenn kein Drahtbruch erfaßt wird. Falls ein Bruch der Drähte W1 oder W6 erfaßt wird, ändert sich das Versagens­ signal R1 von dem Zustand 0 (d. h. 0 V) zu dem Zustand 1 (ein positiver oder negativer Potentialversatz). Somit ist ein Bruch der Drähte W1 oder W6 erfaßbar.

Fig. 9 zeigt eine andere Steuerschaltung, die bei dem Winkelgeschwindigkeitserfassungssensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anwendbar ist. Die Steuerschaltung gemäß Fig. 9 unterscheidet sich von der Steuerschaltung gemäß Fig. 3 hinsichtlich der Anordnung des Signaleingan­ gabschnitts. Genauer weist bei der Steuerschaltung gemäß Fig. 9 ein Signaleingabeabschnitt E31 eine Versatzein­ stelleinrichtung 501 auf, die zwischen dem Ladungsver­ stärker 201 und dem Multiplizierer 204 angeordnet ist. Diese Versatzeinstelleinrichtung 501 dient als Gleich­ spannungsänderungseinrichtung zur Änderung einer Gleich­ spannungskomponente des zu modifizierenden Rückkopplungs­ signals. Außerdem entfällt der Bandpaßfilter 205.

Das Rückkopplungssignal bzw. EB-Signal (Frequenz: fd) wird aus dem Ladungsverstärker 201 der Versatzeinstel­ leinrichtung 501 zugeführt. Die Versatzeinstelleinrich­ tung 501 macht die Gleichspannungskomponente des zuge­ führten Rückkopplungssignals gleich dem Referenzpotenti­ al. Somit wird, wenn das Rückkopplungssignal der Frequen­ zumwandlung in dem Multiplizierer 204 unterzogen wird, die Frequenz jeder Wechselstromsignalkomponente in die Frequenz 2fd umgewandelt, wohingegen die ursprüngliche Frequenzkomponente fd vollständig beseitigt wird. Anders ausgedrückt, erzeugt der Multiplizierer 204 ein Ausgangs­ signal, das lediglich die Komponente mit der Frequenz 2fd ohne eine Störungskomponente mit Ausnahme der Komponente 2fd erzeugt. Daher wird der Bandpaßfilter 205 weggelas­ sen.

Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel beschrie­ ben. Fig. 10 zeigt eine Steuerschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die bei dem Winkelgeschwindigkeits­ sensor gemäß Fig. 1 und Fig. 2A-2D anwendbar ist. Die Steuerschaltung gemäß Fig. 10 weist einen Ansteuerab­ schnitt B1, einen Erfassungsabschnitt B2 und einen Dia­ gnoseabschnitt B3 zusätzlich zu dem Ladungsverstärker 201, den Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 sowie der Differenzschaltung 209 auf.

Der Ansteuerabschnitt B1, der identisch zu dem Ansteuer­ abschnitt A1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist, weist die automatische Verstärkungssteuerschaltung 202 und die Inverterschaltung 203 auf. Der Erfassungsab­ schnitt B2 weist eine Synchronisationserfassungseinrich­ tung 312 und einen Tiefpaßfilter 313 auf. Die Synchroni­ sationserfassungseinrichtung 312 empfängt das Diffe­ renzausgangssignal der Differenzschaltung 209 und führt die Synchronisationserfassung auf der Grundlage des Rück­ kopplungssignals (Frequenz: fd) durch, das aus dem La­ dungsverstärker 201 zugeführt wird. Der Tiefpaßfilter 313 glättet das Ausgangssignal der Synchronisationserfas­ sungseinrichtung 312 zur Umwandlung dieses Signals in ein Gleichspannungssignal. Der Erfassungsabschnitt B2 dient als Teil (d. h. Signalerfassungsabschnitt B32) des Diagno­ seabschnitts B3.

Der Diagnoseabschnitt B3 weist einen Signaleingabeab­ schnitt B31 und den vorstehend beschriebenen Signalerfas­ sungsabschnitt B32 auf. Der Signaleingabeabschnitt B31 führt den Diagnoseelektroden 17 und 18 das Diagnosesignal VB zu. Der Signalerfassungsabschnitt B32 ist mit den Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 zur Er­ fassung eines Signals im Ansprechen auf das Diagnosesi­ gnal VB verbunden.

Genauer weist der Signaleingabeabschnitt B31 einen Band­ paßfilter 304, der das Ausgangssignal des Ladungsverstär­ kers 201 empfängt, einen Schalter 305, einen Phasenschie­ ber 314 und Amplitudeneinstelleinrichtungen (Amplitudenänderungseinrichtungen) 307 und 308 auf.

Der Ansteuerabschnitt B1 und der Erfassungsabschnitt B2 arbeiten in derselben Weise wie der Antriebsabschnitt A1 und der Erfassungsabschnitt A2 gemäß dem vorstehend be­ schriebenen ersten Ausführungsbeispiel.

Der Diagnoseabschnitt B3 arbeitet in der nachstehend be­ schriebenen Weise. Das Diagnosesignal VB wird zwischen den Diagnoseelektroden 17, 18 und der gemeinsamen Elek­ trode 25 im Ansprechen auf ein aus einer ECU (elektrischen Steuereinheit) 306 zugeführten Signal in­ termittierend angelegt. Fig. 11A und 11B zeigen das aus der ECU 306 zugeführte intermittierende Signal.

Der Bandpaßfilter 304 filtert das aus dem Ladungsverstär­ ker 201 zugeführte Rückkopplungssignal (Frequenz: fd) Das gefilterte Rückkopplungssignal wird intermittierend dem Phasenschieber 314 über den Schalter 305 zugeführt, der im Ansprechen auf das ECU-Signal ein- und ausschal­ tet. Der Phasenschieber 314 gleicht die Phase des inter­ mittierend zugeführten Rückkopplungssignals an die Phase der Coriolis-Kraft an. Jede der Amplitudeneinstellein­ richtung 307 und 308 stellt die Amplitude des Ausgangs­ signals des Phasenschiebers 314 ein und erzeugt das in­ termittierende Diagnosesignal VB (Frequenz: fd).

Ein auf das der Diagnoseelektrode 17 zugeführte Diagnose­ signal Vb ansprechendes Signal ist über die Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektrode 21 und die Strom- Spannungs-Wandlerschaltung 207 erfaßbar. Ein auf das der Diagnoseelektrode 18 zugeführte Diagnosesignal VB anspre­ chendes Signal ist über die Winkelgeschwindigkeitserfas­ sungselektrode 22 und die Strom-Spannungs- Wandlerschaltung 208 erfaßbar. Die Differenzschaltung 209 empfängt die Ausgangssignale der Strom-Spannungs- Wandlerschaltungen 207 und 208. Die Einstellung der Amplitudeneinstelleinrichtungen 307 und 308 wird derart ausgeführt, daß zwei auf das Diagnosesignal VB anspre­ chende Signale vollständig in der Differenzschaltung 209 gelöscht werden können, wenn der Sensor sich in einem normalen Zustand befindet. Fig. 11A zeigt ein von dem Tiefpaßfilter 313 erzeugtes endgültiges Ausgangssignal P1, das keinen Einfluß (d. h. fd-Komponente) des Diagnose­ signals VB aufweist.

Wenn durch die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrode 21 oder 22 eine Winkelgeschwindigkeit Q erfaßt wird, wird das endgültige Ausgangssignale W1 von dem Referenz­ potential gemäß Fig. 11A um einen positiven oder negati­ ven Pegelversatz verschoben. Der Versatzbetrag ist pro­ portional zu der erfaßten Winkelgeschwindigkeit. Somit erfaßt der Erfassungsabschnitt W2 diesen Versatzbetrag als Winkelgeschwindigkeitssignal.

Falls der Draht W1 gebrochen ist, wird das auf das Dia­ gnosesignal VB ansprechende Signal durch die Strom- Spannungs-Wandlerschaltung 207 nicht erfaßt. Die Diffe­ renzschaltung 209 empfängt lediglich das aus der Strom- Spannungs-Wandlerschaltung 208 zugeführte Signal. Die auf die Diagnosesignal ansprechende Signale können nicht in der Differenzschaltung 209 ausgelöscht werden. Somit weist das endgültige Ausgangssignal P1 einen signifikan­ ten Einfluß (d. h. eine fd-Komponente) des Diagnosesignals VB wie in Fig. 11B gezeigt auf. Anders ausgedrückt kann der Bruch des Drahtes W1 durch Überwachung des endgülti­ gen Ausgangssignals P1 überprüft werden.

Der Bruch anderer Drähte W6, W2 und W7 kann in derselben Weise durch den vorstehend beschriebenen Diagnoseab­ schnitt B3 überprüft werden. Außerdem ist es möglich, ei­ ne kleine Veränderung in der Empfindlichkeit oder einen kleinen Verlust der Schaltung aufgrund eines losen Kon­ taktes usw. durch Überwachung der Schwankung des endgül­ tigen Ausgangssignals P1 zu erfassen. Da das Diagnosesi­ gnal VB aus dem Rückkopplungssignal (FB-Signal) entsteht, das durch die automatische Verstärkungssteuerschaltung (AGC-Schaltung) 202 gesteuert wird, übt das Diagnosesi­ gnal VB keinen negativen Einfluß auf die Sensoreigen­ schaften aus.

Der vorstehend beschriebene Diagnoseabschnitt B3 kann zur Erfassung des auf das von den Ansteuerelektroden 11 und 12 erhaltene Diagnosesignal VB ansprechenden Signals ab­ geändert werden.

Es ist möglich, eine Niederstromschaltung zur direkten Zufuhr des Stroms zu den Winkelgeschwindigkeitserfassung­ selektroden 21 und 22 vorzusehen. Es ist ebenfalls mög­ lich, ein invertiertes Diagnosesignal VB derart zuzufüh­ ren, daß das endgültige Ausgangssignal P1 ein gewisses Versatzpotential aufweist, wenn die Drähte in einem nor­ malen Zustand sind, und das Referenzpotential aufweist, wenn irgendein Versagen erfaßt wird.

Die Frequenz des aus der ECU 306 zugeführten intermittie­ renden Signals ist nicht auf fd beschränkt.

Fig. 12 zeigt die Gesamtanordnung eines anderen Winkelge­ schwindigkeitssensors gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 13A bis 13D zeigen eine Elek­ trodenanordnung, die jeweils auf einer Fläche einer in Fig. 12 gezeigten Vibrationseinrichtung ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung weisen die Diagnoseelektroden 17 und 18 verringerte Größen auf. Statt dessen verlaufen die Hilfsmasseelektroden 15 und 16 aufwärts. Obwohl die in Fig. 12 gezeigten Diagnoseelektroden 17 und 18 nicht als Polarisationselektroden arbeiten können, arbeitet dieser Winkelgeschwindigkeitssensor in derselben Weise wie der in Fig. 1 und 2A-2D gezeigte Winkelgeschwindigkeitssen­ sor.

Nachstehend ist ein drittes Ausführungsbeispiel beschrie­ ben. Fig. 14 zeigt die Gesamtanordnung eines Winkelge­ schwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbei­ spiel. Fig. 15A bis 15D zeigen eine Elektrodenanordnung, die jeweils auf Flächen einer in Fig. 14 gezeigten Vibra­ tionseinrichtung ausgebildet ist. Bei dieser Anordnung weist die Vibrationseinrichtung 1 zwei Hilfsansteuerelek­ troden 17a und 18a auf, die an den äußeren Seitenflächen Y1 und Y2 ausgebildet sind und als Diagnoseelektroden (d. h. Diagnosesignaleingabeeinrichtungen) dienen. Die Hilfsansteuerelektroden 17a und 18a liegen näher an den Ansteuerelektroden 11 und 12 als die Winkelgeschwindig­ keitserfassungselemente 21 und 22.

Eine elektrisch mit der Hilfsansteuerelektrode 17a ver­ bundene Anschlußflächenelektrode 17b ist an der Vorder­ fläche X1 des rechten Schenkels 4 ausgebildet. Eine wei­ tere mit der Hilfsansteuerelektrode 18a elektrisch ver­ bundene Anschlußflächenelektrode 18b ist an der Vorder­ fläche X1 des linken Schenkels 5 ausgebildet.

Die Hilfsmasseelektroden 15 und 16 sind derart stark ver­ größert, daß sie als Polarisationselektroden dienen.

Die Drähte W5 und W10 verbinden die Ansteuerelektroden 11 und 12 jeweils mit den Anschlüssen T5 und T10. Die Drähte W4 und W9 verbinden die Anschlußflächenelektroden 17b und 18b jeweils mit den Anschlüssen T4 und T9. Die Drähte W3 und W8 verbinden jeweils die Überwachungselektroden 13 und 14 mit den Anschlüssen T3 und T4. Die Drähte W2 und W7 verbinden die Hilfsmasseelektroden 15 und 16 jeweils mit den Anschlüssen T2 und T7. Die Drähte W1 und W6 ver­ binden die Anschlußflächenelektroden 19 und 20 jeweils mit den Anschlüssen T1 und T6.

Fig. 16 zeigt eine Steuerschaltung des Winkelgeschwindig­ keitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Die in Fig. 16 gezeigte Steuerschaltung weist einen Ansteuer­ abschnitt C1, einen Erfassungsabschnitt C2 und einen Dia­ gnoseabschnitt C3 zusätzlich zu dem Ladungsverstärker 201, den Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 sowie der Differenzschaltung 209 auf.

Der das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers 201 empfan­ ge Ansteuerabschnitt C1 weist die automatische Verstär­ kungssteuerschaltung (AGC-Schaltung) 202 und die Inver­ terschaltung 203 in derselben Weise wie der Ansteuerab­ schnitt A1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Der Erfassungsabschnitt C2 weist die erste Synchronisati­ onserfassungseinrichtung 210 und den ersten Tiefpaßfilter 211 auf.

Der Diagnoseabschnitt C3 weist einen Signaleingabeab­ schnitt C31 und einen Signalerfassungsabschnitt C32 auf. Der Signaleingabeabschnitt C31 führt den Hilfsansteuere­ lektroden 17a und 18a ein Diagnosesignal VD derart zu, daß die Vibrationseinrichtung 1 in Richtung der Erfas­ sungsachse (X-Achse) vibriert, die senkrecht zu der Rich­ tung der Ansteuerachse (d. h. Y-Achse) der Vibrationsein­ richtung verläuft. Der Signalerfassungsabschnitt C32 er­ faßt ein Ausgangssignal im Ansprechen auf das Diagnosesi­ gnal VD, das aus den Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektroden 21 und 22 erhalten wird.

Genauer weist der Signaleingabeabschnitt C31 den Multi­ plizierer 204, den Bandpaßfilter 205, die Amplitudenein­ stelleinrichtung 206 und eine Inverterschaltung 214 auf. Der Multiplizierer 204 erzeugt das modifizierte Rückkopp­ lungssignal mit einer erhöhten Frequenz, die ein Vielfa­ ches (beispielsweise das Doppelte) der Frequenz (fd) des ursprünglichen Rückkopplungssignals beträgt. Der Bandpaß­ filter 205 läßt lediglich das modifizierte Rückkopplungs­ signal mit der vorbestimmten erhöhten Frequenz (2fd) durch. Die Amplitudeneinstelleinrichtung 206 stellt die Amplitude des modifizierten Rückkopplungssignals ein und erzeugt das Diagnosesignal VD mit der Frequenz 2fd und der eingestellten Amplitude. Die Inverterschaltung 214 empfängt das Diagnosesignal VD und erzeugt ein invertier­ tes Diagnosesignal VD mit einer invertierten Phase. Somit wird das Diagnosesignal VD direkt der Hilfsansteuerelek­ trode 17a zugeführt, wohingegen das invertierte Diagnose­ signal VD der anderen Hilfsansteuerelektrode 18a zuge­ führt wird. Im Ansprechen auf die phaseninvertierten Dia­ gnosesignale VD vibriert die Vibrationseinrichtung 1 nicht nur in Richtung der Ansteuerachse (d. h. Y-Achse) mit der Frequenz fd, sondern vibriert ebenfalls in Rich­ tung der Erfassungsachse (d. h. X-Achse) bei der Frequenz 2fd. Diese Vibration wird als Hilfsansteueroszillation bezeichnet. Der Signaleingabeabschnitt C31 kann als Hilfsansteuerschaltung dienen. Das erzeugte Diagnosesi­ gnal VD dient als Hilfsansteuersignal.

Der Signalerfassungsabschnitt C32 weist einen Addierer 215, die zweite Synchronisationserfassungseinrichtung 212 und den zweiten Tiefpaßfilter 213 auf. Der Addierer 215 addiert das Ausgangssignal der Strom-Spannungs- Wandlerschaltungen 207 und 208. Die zweite Synchronisati­ onserfassungseinrichtung 212 empfängt das Summensignal des Addierers 215 und führt die Synchronisationserfassung auf der Grundlage des Signals durch, das die Frequenz 2fd aufweist und aus dem Bandpaßfilter 205 zugeführt wird. Der zweite Tiefpaßfilter 213 glättet das Ausgangssignal der zweiten Synchronisationserfassungseinrichtung 212 zur Umwandlung dieses Signals in ein Gleichspannungssignal.

Der Ansteuerabschnitt C1 und der Erfassungsabschnitt C2 arbeiten in derselben Weise wie der Ansteuerabschnitt A1 und der Erfassungsabschnitt A2 gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Der Diagnoseabschnitt C3 arbeitet in der folgenden Weise. Das Diagnosesignal VD wird zwischen den Hilfsansteuere­ lektroden 17a, 18a und der gemeinsamen Elektrode 25 ange­ legt. Der Multiplizierer 204 modifiziert die Frequenz des Rückkopplungssignals. Durch diese Frequenzmodifikation erzeugt der Multiplizierer 204 das modifizierte Rückkopp­ lungssignal mit einer doppelten Frequenz 2fd.

Der Bandpaßfilter 205 filtert das von dem Multiplizierer 204 erzeugte modifizierte Rückkopplungssignal. Die Ampli­ tudeneinstelleinrichtung 206 stellt die Amplitude des mo­ difizierten Rückkopplungssignals ein und erzeugt das Dia­ gnosesignal VD mit der vorbestimmten Amplitude (beispielsweise 400 mV eff.), das direkt der Hilfsansteu­ erelektrode 17a zugeführt wird. Die Inverterschaltung 214 invertiert das Diagnosesignal VD und führt das invertier­ te Diagnosesignal VD der anderen Hilfsansteuerelektrode 18a zu.

Wenn keine Winkelgeschwindigkeit Ω beaufschlagt wird, vibriert die Vibrationseinrichtung 1 in Richtung der Er­ fassungsachse (d. h. X-Achse), die senkrecht zu der Rich­ tung der Ansteuerachse (Y-Achse) verläuft, im Ansprechen auf das zugeführte Diagnosesignal VD.

Wenn eine Winkelgeschwindigkeit Ω beaufschlagt wird, er­ zeugen die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 ein zusammengesetztes Signal mit einer Winkelge­ schwindigkeitssignalkomponente (Frequenz: fd) und einer Diagnosesignalkomponente (Frequenz: 2fd), die durch die Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 sowie der Differenzschaltung 209 erfaßbar ist.

Die Winkelgeschwindigkeitssignalkomponente (Frequenz: fd) wird durch den Erfassungsabschnitt C2 zur Erzeugung eines Winkelgeschwindigkeitssignals S2 verarbeitet. Demgegen­ über wird die Diagnosesignalkomponente (Frequenz: 2fd) gelöscht, wenn die erste Synchronisationserfassungsein­ richtung 210 die Synchronisationserfassung auf der Grund­ lage des Rückkopplungssignals (Frequenz: fd) ausführt.

Die Signalkomponente mit der Frequenz 2fd (d. h. die auf das Diagnosesignal VD ansprechende Diagnosesignalkompo­ nente) wird bei der Versagenserfassung zur Überprüfung des Drahtbruchs verwendet.

Die zweite Synchronisationserfassungseinrichtung 212 emp­ fängt das Summensignal des Addierers 215 und führt die Synchronisationserfassung auf der Grundlage des von dem Bandpaßfilter 205 erzeugten Referenzsignals aus, bei dem es sich um das VD-Signal mit der Frequenz 2fd handelt. Der zweite Tiefpaßfilter 213 glättet das Ausgangssignal der zweiten Synchronisationserfassungseinrichtung 212 zur Erzeugung eines Gleichspannungssignals als ein Versagens­ signal R2. Die Signalkomponente mit der Frequenz fd wird gelöscht, wenn die zweite Synchronisationserfassungsein­ richtung 212 die Synchronisationserfassung auf der Grund­ lage des VD-Signals (Frequenz: 2fd) ausführt.

Beispielsweise erzeugen, wenn die Drähte W1 und W6 in ei­ nem normalen Zustand sind, die Winkelgeschwindigkeitser­ fassungselektroden 21 und 22 Signale mit zueinander ent­ gegengesetzten Phasen, die auf das Diagnosesignal VD mit der Frequenz 2fd ansprechen. Diese Signale mit zueinander entgegengesetzten Phasen werden durch den Addierer 215 ausgelöscht. Folglich wird das Versagenssignal R2 auf ei­ nem Referenzpotential (beispielsweise 0 V) beibehalten.

Demgegenüber erzeugt, wenn einer der Drähte W1 und W6 ge­ brochen ist, eine der Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektroden 21 und 22 kein Ausgangssignal. Somit weist das Versagenssignal R2 einen (als Zustand 1 bezeichneten) po­ sitiven oder negativen Potentialversatz von dem (als Zu­ stand 0 bezeichneten) Referenzpotential auf, wie in Fig. 17 gezeigt. Somit ist ein Versagen der Drähte W1 und W6 stets erfaßbar.

In derselben Weise kann ein Versagen der Drähte W2 und W7 durch Anlegen des vorstehenden Signals VD zur Erfassung einer Änderung des Versagens des Signals R2 von dem Zu­ stand 0 zu dem Zustand 1 erfaßt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung ist es mög­ lich, eine kleine Änderung in der Empfindlichkeit oder einen kleinen Verlust in der Schaltung aufgrund eines lo­ sen Kontaktes usw. durch Überwachung der Schwankung des Versagenssignals R2 innerhalb eines Bereiches zwischen dem Zustand 0 und dem Zustand 1 zu erfassen. Die Verwen­ dung des Diagnosesignals VD mit der Frequenz, die sich von dem Winkelgeschwindigkeitserfassungssignal unter­ scheidet, stellt eine hervorragende Überwachungsgenauig­ keit bereit und ermöglicht es, das Versagenssignal von dem Winkelgeschwindigkeitserfassungssignal sicher zu un­ terscheiden.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung entsteht das Diagnosesignal VB aus dem durch die automatische Verstär­ kungssteuerschaltung 202 gesteuerten Rückkopplungssignal und wird in dem Erfassungsabschnitt C2 gelöscht, falls kein Versagen erfaßt wird. Somit wird auf die Sensorei­ genschaften kein negativer Einfluß ausgeübt.

Hinsichtlich der Effektivität des Löschens während der Syn­ chronisationserfassungsverarbeitung beträgt vorzugsweise die Frequenz des Diagnosesignals VD ein dreizahliges Vielfaches (2, 4, 6, . . .) der Frequenz des ursprünglichen Rückkopplungssignals.

Das Vorsehen des Bandpaßfilters 205 bewirkt eine aus­ schließliche Zufuhr des Diagnosesignals VD der Frequenz 2fd zu den Hilfsansteuerelektroden 17a und 18a.

Als eine Abänderung des vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiels ist es möglich, das auf das Diagnosesignal VD aus den Ansteuerelektroden 11 und 12 ansprechende Si­ gnal über eine ähnliche Schaltungsanordnung mit Strom- Spannungs-Wandlerschaltungen und einer Differenzschaltung zu erfassen. In diesem Fall ist der Bruch der Drähte W5 und W10 erfaßbar.

Es ist möglich, zwei Amplitudeneinstelleinrichtungen 206 zur Verarbeitung der den Hilfsansteuerelektroden 17a und 18a jeweils zugeführten Signale vorzusehen.

Es ist möglich, zwei Signalerfassungsabschnitte C32, die jeweils die zweite Synchronisationserfassungseinrichtung 212 und den Tiefpaßfilter 213 aufweisen, zur unabhängigen Verarbeitung der Ausgangssignale der Strom-Spannungs- Wandlerschaltungen 207 und 208 vorzusehen.

Fig. 18 zeigt eine andere Steuerschaltung des Winkelge­ schwindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbei­ spiel. Die in Fig. 18 gezeigte Steuerschaltung unter­ scheidet sich von der in Fig. 16 gezeigten Steuerschal­ tung hinsichtlich der Anordnung des Signaleingabeab­ schnitts. Genauer weist bei der Steuerschaltung gemäß Fig. 18 ein Signaleingabeabschnitt F31 eine Versatzein­ stelleinrichtung 501 auf, die zwischen dem Ladungsver­ stärker 201 und dem Multiplizierer angeordnet ist. Diese Versatzeinstelleinrichtung 501 dient als Gleichspan­ nungsänderungseinrichtung zur Änderung einer Gleichspan­ nung des zu modifizierenden Rückkopplungssignals. Außer­ dem entfällt der Bandpaßfilter 205.

Das Rückkopplungssignal (Frequenz: fd) wird aus dem La­ dungsverstärker 201 der Versatzeinstelleinrichtung 501 zugeführt. Die Versatzeinstelleinrichtung 501 gleicht die Gleichspannungskomponente des zugeführten Rückkopplungs­ signals an das Referenzpotential an. Somit wird, wenn das Rückkopplungssignal der Frequenzumwandlung durch den Mul­ tiplizierer 204 unterzogen wird, die Frequenz jeder Wech­ selspannungssignalkomponente in die Frequenz 2fd umgewan­ delt, wohingegen die ursprüngliche Komponente mit der Frequenz fd vollständig beseitigt wird. Anders ausge­ drückt erzeugt der Multiplizierer 204 ein Ausgangssignal mit lediglich der 2fd-Komponente der Frequenz 2fd ohne Störungskomponente mit Ausnahme der 2fd-Komponente. Daher wird der Bandpaßfilter 205 weggelassen.

Nachstehend ist ein viertes Ausführungsbeispiel beschrie­ ben. Fig. 19 zeigt eine Steuerschaltung des Winkelge­ schwindigkeitssensors gemäß einem vierten Ausführungsbei­ spiel. Die in Fig. 19 gezeigte Steuerschaltung weist ei­ nen Ansteuerabschnitt D1, einen Erfassungsabschnitt D2 und einen Diagnoseabschnitt D3 zusätzlich zu dem Ladungs­ verstärker 201, der Strom-Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208 sowie der Differenzschaltung 209 auf.

Der das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers 201 empfan­ gende Ansteuerabschnitt D1 weist die automatische Ver­ stärkungssteuerschaltung (AGC-Schaltung) 202 und die In­ verterschaltung 203 in derselben Weise wie der Ansteuer­ abschnitt A1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf. Der Erfassungsabschnitt D2 weist die Synchronisationser­ fassungseinrichtung 312 und den Tiefpaßfilter 313 in der­ selben Weise wie der Erfassungsabschnitt B2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf. Der Diagnoseabschnitt D3 weist einen Signaleingabeabschnitt D31 und einen Signa­ lerfassungsabschnitt D32 auf. Der Signaleingabeabschnitt D31 führt das Diagnosesignal VD den Hilfsansteuerelektro­ den 17a und 18a derart zu, daß die Vibrationseinrichtung 1 in Richtung der Erfassungsachse (d. h. X-Achse) vi­ briert, die senkrecht zu der Richtung der Ansteuerachse (d. h. Y-Achse) verläuft. Der Signalerfassungsabschnitt D32 erfaßt ein Ausgangssignal, das auf das aus den Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 erhal­ tene Diagnosesignal VD anspricht.

Genauer gesagt weist der Signaleingabeabschnitt D31 den Bandpaßfilter 304, den Schalter 305, den Phasenschieber 314, die Amplitudeneinstelleinrichtung 307 und die Inver­ terschaltung 214 auf.

Im Ansprechen auf das aus dem Signaleingabeabschnitt zu­ geführte Diagnosesignal VD vibriert die Vibrationsein­ richtung 1 nicht nur in Richtung der Ansteuerachse (d. h. Y-Achse) bei der Frequenz fd, sondern vibriert ebenfalls in Richtung der Erfassungsachse (d. h. X-Achse) bei der Frequenz 2fd. Dementsprechend kann der Signaleingabeab­ schnitt D31 als Hilfsansteuerschaltung dienen. Das er­ zeugte Diagnosesignal VD dient als Hilfsansteuersignal.

Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel dient der Erfas­ sungsabschnitt D2 als Teil (d. h. Signalerfassungsab­ schnitt D32) des Diagnoseabschnitts D3.

Der Ansteuerabschnitt D1 und der Erfassungsabschnitt D2 ar 30635 00070 552 001000280000000200012000285913052400040 0002019853063 00004 30516beiten in derselben Weise wie der Ansteuerabschnitt A1 und der Erfassungsabschnitt A2 gemäß dem vorstehend be­ schriebenen ersten Ausführungsbeispiel.

Der Diagnoseabschnitt D3 arbeitet in der folgenden Weise. Das Diagnosesignal VD wird zwischen den Hilfsansteuere­ lektroden 17a bzw. 18a und der gemeinsamen Elektrode 25 im Ansprechen auf ein aus der ECU 306 zugeführtes Signal intermittierend angelegt. Fig. 20A und 20B zeigen das aus der ECU 306 zugeführte intermittierende Signal. Die Fre­ quenz dieses ECU-Signals ist identisch zu der Frequenz fd des Rückkopplungssignals.

Der Bandpaßfilter 304 filtert das aus dem Ladungsverstär­ ker 201 zugeführte Rückkopplungssignal (Frequenz: fd) Das gefilterte Rückkopplungssignal wird über den Schalter 305, der im Ansprechen auf das ECU-Signal ein- und aus­ schaltet, dem Phasenschieber 314 intermittierend zuge­ führt. Der Phasenschieber 314 gleicht die Phase des in­ termittierend zugeführten Rückkopplungssignals an die Phase der Coriolis-Kraft an. Jede der Amplitudeneinstel­ leinrichtungen 307 stellt die Amplitude des Ausgangs­ signals des Phasenschiebers 314 ein und erzeugt das in­ termittierende Diagnosesignal VD (Frequenz: fd), das di­ rekt der Hilfsansteuerelektrode 17a zugeführt wird. Die Inverterschaltung 214 invertiert das erzeugte Diagnosesi­ gnal VD mit einer invertierten Phase. Somit wird das in­ vertierte Diagnosesignal VD der Hilfselektrode 18a zuge­ führt.

Ein auf das der Hilfsansteuerelektrode 17a ansprechendes Signal ist über die Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trode 21 und die Strom-Spannungs-Wandlerschaltung 207 er­ faßbar. Ein auf das der Hilfsansteuerelektrode 18a zuge­ führte Diagnosesignal VD ansprechendes Signal ist über die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrode 22 und die Strom-Spannungs-Wandlerschaltung 208 erfaßbar. Die Diffe­ renzschaltung 209 erfaßt die Ausgangssignale der Strom- Spannungs-Wandlerschaltungen 207 und 208. Die Einstellung in der Amplitudeneinstelleinrichtung 307 wird derart durchgeführt, daß die Differenzschaltung 209 ein Aus­ gangssignal mit einem vorbestimmten Pegel erzeugt, wenn der Sensor sich in einem normalen Zustand befindet. Fig. 20A zeigt ein endgültiges Ausgangssignal P2, das von dem Tiefpaßfilter 313 erzeugt wird und einen intermittieren­ den Signalverlauf mit einem vorbestimmten Spitzenpegel (Amplitudenpegel) aufweist.

Wenn durch die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrode 21 oder 22 eine Winkelgeschwindigkeit Ω erfaßt wird, wird das endgültige Ausgangssignal P2 von dem in Fig. 20A gezeigten Potentialpegel zu einem positiven oder negati­ ven Pegelversatz verschoben. Der Versatzbetrag ist pro­ portional zu der erfaßten Winkelgeschwindigkeit. Somit erfaßt der Erfassungsabschnitt D2 diesen Versatzbetrag als Winkelgeschwindigkeitssignal.

Falls der Draht W1 gebrochen ist, wird das auf das Dia­ gnosesignal ansprechende Signal von der Strom-Spannungs- Wandlerschaltung 207 nicht erfaßt. Die Differenzschaltung 209 empfängt lediglich das aus der Strom-Spannungs- Wandlerschaltung 208 zugeführte Signal. In diesem Fall wird von dem Tiefpaßfilter 313 ein verringertes endgülti­ ges Ausgangssignal erzeugt, wie in Fig. 20B gezeigt ist. Anders ausgedrückt kann ein Bruch des Drahtes W1 durch Überwachung des endgültigen Ausgangssignals P2 überprüft werden.

Brüche anderer Drähte W6, W4 und W9 können in derselben Weise durch den vorstehend beschriebenen Diagnoseab­ schnitt D3 überprüft werden. Außerdem ist es möglich, ei­ ne kleine Änderung in der Empfindlichkeit oder einen kleinen Verlust in der Schaltung aufgrund eines losen Kontaktes usw. durch Überwachung der Schwankung des end­ gültigen Ausgangssignals P2 zu erfassen. Da das Diagnose­ signal VB aus dem Rückkopplungssignal entsteht, das durch die automatische Verstärkungssteuerschaltung 202 gesteu­ ert wird, übt das Diagnosesignal VD keinen negativen Ein­ fluß auf die Sensoreigenschaften aus.

Der vorstehend beschriebene Diagnoseabschnitt D3 kann zur Erfassung des Signals abgeändert werden, das auf das von den Ansteuerelektroden 11 und 12 erhaltene Diagnosesignal anspricht.

Es ist ebenfalls möglich, die Einstellung der Amplituden­ einstelleinrichtung 307 derart auszuführen, daß das end­ gültige Ausgangssignal P2 ein Referenzpotential (beispielsweise 0 V) aufweist, wenn die Drähte in einem normalen Zustand sind, und ein bestimmtes Versatzpotenti­ al aufweisen, wenn ein Versagen erfaßt wird.

Die Frequenz des aus der ECU 306 zugeführten intermittie­ renden Signals ist nicht auf fd beschränkt.

Nachstehend sind andere Abänderungen beschrieben. Es ist möglich, die vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsbeispiele derart abzuändern, daß das Diagnose­ signal VB oder VD den Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektroden 21 und 22 zugeführt wird.

Weiterhin ist es möglich, daß auf das Diagnosesignal VB oder VD ansprechende Signal aus anderen Elektroden als den Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21, 22 und den Ansteuerelektroden 11 und 12 zu erfassen.

Der Aufbau der Vibrationseinrichtung 1 ist nicht auf den in Fig. 1, 12 und 14 gezeigten beschränkt. Die Vibrati­ onseinrichtung 1 kann einen dreieckigen Querschnitt (dreieckiges Prisma) oder einen piezoelektrischen Körper aufweisen, der durch einen Klebstoff geklebt ist, oder kann eine Siliziumvibrationseinrichtung sein, die eine Kapazitätsänderung erfassen kann.

Fig. 21 und 22 zeigen abgeänderte Winkelgeschwindigkeits­ sensoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Win­ kelgeschwindigkeitssensor weist eine metallische Vibrati­ onseinrichtung 401 auf, die als eine rechteckige Stimmga­ bel aufgebaut ist, wobei auf deren Oberflächen eine Viel­ zahl von piezoelektrischen Elementen mittels eines Kle­ bers geklebt sind. Zwei piezoelektrische Elemente 402 ar­ beiten in derselben Weise wie die in Fig. 1 gezeigten An­ steuerelektroden 11 und 12. Zwei piezoelektrische Elemen­ te 403 arbeiten in derselben Weise wie die Überwachungse­ lektroden 13 und 14. Zwei piezoelektrische Elemente 404 arbeiten in derselben Weise wie die Winkelgeschwindgig­ keitserfassungselektroden 21 und 22.

Das Ansteuersignal mit der Frequenz fd wird von den pie­ zoelektrischen Elementen 402 zugeführt. Die selbsterregte Oszillation wird auf der Grundlage des Rückkopplungs­ signals (Frequenz: fd) gesteuert, das von den piezoelek­ trischen Elementen 403 erhalten wird. Dabei wird das Dia­ gnosesignal VB mit der Frequenz 2fd von den piezoelektri­ schen Elementen 404 zugeführt, damit dieselben Wirkungen wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.

Fig. 23 und 24 zeigen abgeänderte Winkelgeschwindigkeits­ sensoren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Das pie­ zoelektrische Element 402 ist in zwei Abschnitte 402a und 402b aufgeteilt. Das Ansteuersignal mit der Frequenz fd wird von den aufgeteilten Abschnitten 402a und 402b zuge­ führt. Einer dieser aufgeteilten Abschnitte 402a und 402b (beispielsweise 402a gemäß Fig. 23 und 24) arbeitet als Diagnoseelektrode. Somit wird das Diagnosesignal VB (Frequenz: 2fd) von dem piezoelektrischen Element 402a zum Erhalt derselben Wirkung wie gemäß dem dritten Aus­ führungsbeispiel zugeführt.

Fig. 25 zeigt die Gesamtanordnung eines anderen abgeän­ derten Winkelgeschindigkeitssensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 25 oszillieren zwei innere Schenkel 603 und 604 einer Vibrationseinrichtung 601 in der Richtung der Ansteuerachse (d. h. Y-Achse) im Anspre­ chen auf ein Ansteuersignal, das einer Ansteuerelektrode 620 zugeführt wird und durch eine Überwachungselektrode 621 überwacht. Wenn um die Z-Achse der Vibrationseinrich­ tung 601 eine Winkelgeschwindigkeit Ω beaufschlagt wird, vibrieren zwei äußere Schenkel 602 und 605 in Richtung der Erfassungsachse (d. h. X-Achse) im Ansprechen auf die von den inneren Schenkel 603 und 604 erzeugte Coriolis- Kraft.

Die Amplituden dieser an den äußeren Schenkel 602 und 605 auftretenden X-Achsen-Vibrationen sind von den Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektroden 622 und 623 über Lei­ terelektroden 624 und 625 sowie eine Anschlußflächenelek­ trode 626 erfaßbar, damit ein Signal erhalten wird, das die erfaßte Winkelgeschwindigkeit darstellt. An der Vor­ derfläche X1 des Schenkels 605 ist eine gemeinsame Elek­ trode 627 ausgebildet. Die gemeinsame Elektrode 627 ist über eine Leiterelektrode 628, eine Anschlußflächenelek­ trode 629 und einen Draht W21 mit einem Anschluß T21 ver­ bunden. Die gemeinsame Elektrode 627 ist mit einer auf der Rückfläche X2 ausgebildeten anderen gemeinsamen Elek­ trode über eine Leiterelektrode 630 verbunden.

Eine Diagnoseelektrode JS1 ist an der Vorderfläche X1 der Vibrationseinrichtung 601 ausgebildet. Das Diagnosesignal wird von der Diagnoseelektrode JS1 zugeführt, so daß das auf das Diagnosesignal ansprechende Signal von den Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektroden 622 und 623 oder den Leiterelektroden 624 und 625 oder der Anschlußflä­ chenelektrode 626 erfaßt werden kann. Mit dieser Anord­ nung ist es möglich, den Bruch von an Anschlüssen T20 bis T24 angeschlossenen Drähten W20 bis W24 in derselben Wei­ se wie gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu prüfen.

Fig. 26A bis 26D zeigen Ansichten einer Elektrodenanord­ nung eines weiteren abgeänderten Winkelgeschwindigkeits­ sensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Der Win­ kelgeschwindigkeitssensor weist eine Vibrationseinrich­ tung 701 auf, die als eine H-förmige Stimmgabel aufgebaut ist und vier rechtwinklige Schenkel 702, 703, 704 und 705 aufweist, die von einem Verbindungsabschnitt 706 weg ver­ laufen.

Eine Ansteuerelektrode 707 und eine Überwachungselektrode 708 sind an der Vorderfläche X1 der Vibrationseinrichtung 701 ausgebildet, um die Schenkel 702 und 703 anzusteuern. Eine Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrode 709 ist an der äußeren Seitenfläche Y2 des Schenkels 704 ausgebil­ det. Eine weitere Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trode 710 ist an der äußeren Seitenfläche Y1 des Schen­ kels 705 ausgebildet. Diese Winkelgeschwindigkeitserfas­ sungselektroden 709 und 710 sind mit Anschlußflächenelek­ troden 713 und 714 an der Vorderfläche X1 über Leitere­ lektroden 711 und 712 verbunden. Drei gemeinsame Elektro­ den 715, 716 und 717 mit dem Referenzpotential sind für die Ansteuerelektrode 707, die Überwachungselektrode 708 und die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 709 und 710 vorgesehen. Die gemeinsamen Elektroden 715, 716 und 717 sind über Leiterelektroden 718 und 719 verbunden.

Die Schenkel 702 und 703 oszillieren in Richtung der An­ triebsachse (d. h. Y-Achse) im Ansprechen auf das zwischen der Ansteuerelektrode 707 und der gemeinsamen Elektrode 715 angelegte Ansteuersignal. Diese selbsterregte Oszil­ lation wird auf der Grundlage eines Ausgangssignals der Überwachungselektrode 708 geregelt, damit dieselbe Ampli­ tude beibehalten wird.

Wenn um die Z-Achse eine Winkelgeschwindigkeit Ω beauf­ schlagt wird, vibriert das Schenkelpaar 704 und 705 in Richtung der Erfassungsachse (d. h. X-Achse) im Ansprechen auf die von den Schenkel 702 und 703 erzeugte Coriolis- Kraft.

Die Amplituden dieser X-Achsen-Vibrationen der Schenkel 704 und 705 sind von den Winkelgeschwindigkeitserfassung­ selektroden 709 und 710 über die Leiterelektroden 711 und 712 sowie den Anschlußflächenelektroden 713 und 714 er­ faßbar, damit ein die erfaßte Winkelgeschwindigkeit dar­ stellendes Signal erhalten wird.

An der Vorderfläche X1 der Vibrationseinrichtung 701 sind zwei Diagnoseelektroden JS10 und JS11 ausgebildet. Das Diagnosesignal wird von den Diagnoseelektroden JS10 und JS11 zugeführt, so daß das auf das Diagnosesignal anspre­ chende Signal von den Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektroden 709 und 710, oder den Leiterelektroden 711 und 712 oder den Anschlußflächenelektroden 713 und 714 erfaßt werden kann. Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen Drahtbruch in derselben Weise wie gemäß dem dritten Aus­ führungsbeispiel zu prüfen.

Nachstehend ist ein fünftes Ausführungsbeispiel beschrie­ ben. Fig. 27 zeigt eine Gesamtanordnung des Winkelge­ schwindigkeitssensors gemäß dem fünften Ausführungsbei­ spiel. Fig. 28A bis 28D zeigen eine an jeweiligen Flächen einer in Fig. 27 gezeigten Vibrationseinrichtung ausge­ bildeten Elektrodenanordnung.

Bei dieser Anordnung ist die Diagnoseelektrode 17 auf der Vorderfläche X1 des rechten Schenkels 4 nahe an einer in­ neren Fläche Y3 ausgebildet. Die innere Seitenfläche Y3 des rechten Schenkels 4 liegt der äußeren Seitenfläche Y1 gegenüber, an der die Winkelgeschwindigkeitserfassungse­ lektrode 21 ausgebildet ist. Die Hilfsmasseelektrode 15 ist an der Vorderfläche X1 des rechten Schenkels 4 nahe an der äußeren Seitenfläche Y1 ausgebildet und zwischen der Diagnoseelektrode 17 sowie der Winkelgeschwindig­ keitserfassungselektrode 21 angeordnet. Die Diagnoseelek­ trode 18 ist an der Vorderfläche X1 des linken Schenkels 5 nahe an einer inneren Seitenfläche Y4 ausgebildet. Die innere Seitenfläche Y4 des linken Schenkels 5 liegt der äußeren Seitenfläche Y2 gegenüber, an der die Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektrode 22 ausgebildet ist. Die Hilfsmasseelektrode 16 ist an der Vorderfläche X1 des lin­ ken Schenkels 5 nahe an der äußeren Seitenfläche Y2 aus­ gebildet und zwischen der Diagnoseelektrode 18 und der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrode 22 angeordnet.

Die Hilfsmasseelektroden 15 und 16 sowie die Diagno­ seelektroden 17 und 18 sind in einem Höhenbereich zwi­ schen den Ansteuerelektroden 11 und 12, die an dem unte­ ren Abschnitt (d. h. dem Sockelende) der Vibrationsein­ richtung 1 angeordnet sind, und den Winkelgeschwindig­ keitserfassungselektroden 21 und 22 angeordnet, die an; dem höheren Abschnitt (d. h. an dem distalen bzw. von dem Sockelende entfernt liegenden Ende) der Vibrationsein­ richtung 1 angeordnet sind.

Jede Diagnoseelektrode 17 und 18 weist eine Fläche in ei­ nem Bereich von 1,5 mm² bis 2,5 mm² auf. Fig. 28A zeigt einen Abstand M1 in einem Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm, die zwischen der Diagnoseelektrode und der entsprechenden Hilfsmasseelektrode vorgesehen ist.

Die vorstehend beschriebene Elektrodenanordnung kann in verschiedener Weise abgeändert werden. Beispielsweise sind die Diagnoseelektroden 17 und 18 nahe an den äußeren Seitenflächen Y1 und Y2 vorgesehen, wenn die Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 an den inne­ ren Seitenflächen Y3 und Y4 ausgebildet sind, so daß die Hilfsmasseelektroden 15 und 16 zwischen den Diagnoseelek­ troden 17, 18 und den Hilfsmasseelektroden 15, 16 ange­ ordnet sind. Es ist ebenfalls möglich, eine der Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 wegzulassen.

Fig. 29 zeigt eine Steuerschaltung des in Fig. 27 gezeig­ ten Winkelgeschwindigkeitssensors. Die in Fig. 29 gezeig­ te Steuerschaltung unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten Steuerschaltung dahingehend, daß der Bandpaß­ filter 205 aufgrund der erhöhten Genauigkeit bei der Er­ fassung der Winkelgeschwindigkeit weggelassen ist. Anders ausgedrückt ermöglicht die Elektrodenanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel die Verringerung des Erfas­ sungsfehlers, der aus dem Diagnosesignal VB (Frequenz: 2fd) und dem Ansteuersignal (Frequenz: fd) herrührt.

Jedoch können selbstverständlich die Steuerschaltungen gemäß Fig. 3, 9 und 10 zur Erfassung des Winkelgeschwin­ digkeitssignals aus dem in Fig. 28 gezeigten Winkelge­ schwindigkeitssensor und zur Durchführung der Systemdia­ gnose (einschließlich der Versagensprüfung der Drähte) verwendet werden.

Die Elektrodenanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbei­ spiel ist erstens dadurch gekennzeichnet, daß die Diagno­ seelektroden 17 und 18 zwischen den Winkelgeschwindig­ keitserfassungselektroden 21, 22 sowie den Ansteuerelek­ troden 11, 12 angeordnet sind.

Da die Elektroden an einem piezoelektrischen Vibrations­ einrichtungskörper ausgebildet sind, ist die Signalüber­ tragung zwischen diesen Elektroden proportional zu der Kapazität dazwischen, d. h. proportional zur jeweiligen Elektrodengröße und umgekehrt proportional zu dem Abstand zwischen den Elektroden.

Zur Verringerung des negativen Einflusses des Ansteuersi­ gnals auf das Winkelgeschwindigkeitssignal S1 sind die Ansteuerelektroden 11, 12 weit entfernt von den Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektroden 21, 22 positioniert.

Zur genauen Erfassung des auf das Diagnosesignal VB an­ sprechenden Signals werden die Diagnoseelektroden 17, 18 nahe an den Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21, 22 positioniert.

Daher sind die Diagnoseelektroden 17 und 18 zwischen den Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21, 22 und den Ansteuerelektroden 11, 12 angeordnet.

Zweitens ist die Elektrodenanordnung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, daß die Dia­ gnoseelektroden 17 und 18 nahe an den Seitenflächen ange­ ordnet sind, die den anderen Seitenflächen gegenüberlie­ gen, an denen die Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ troden 21, 22 ausgebildet sind. Jede Diagnoseelektroden 17, 18 weist eine Fläche in dem Bereich von 1,5 mm bis 2,5 mm auf und ist von den entsprechenden Hilfsmasseelek­ troden 15 und 16 mit einem Abstand Ml in dem Bereich 0,4 mm bis 0,6 mm beabstandet.

Nachstehend sind die durch die Position und die Größe der Diagnoseelektroden 17, 18 sowie des Abstands M1 einge­ brachten Einflüsse beschrieben.

Fig. 30A bis 30D zeigen eine experimentelle Elektrodenan­ ordnung, wobei die Diagnoseelektroden 17 und 18 nahe an den inneren Seitenflächen Y3 und Y4 angeordnet sind, die den äußeren Seitenflächen Y1 und Y2 gegenüberliegen, an denen die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 ausgebildet sind. Diese Anordnung wird als Layout an gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Seiten be­ zeichnet. Fig. 31A bis 310 zeigen eine weitere experimen­ telle Elektrodenanordnung, wobei die Diagnoseelektroden 17 und 18 nahe an den äußeren Seitenflächen Y1 und Y2 ausgebildet sind, an denen die Winkelgeschwindigkeitser­ fassungselektroden 21 und 22 ausgebildet sind. Diese An­ ordnung wird als gleichseitiges Layout (Layout an glei­ chen Seiten) bezeichnet.

Fig. 32 zeigt einen Graphen des auf das Winkelgeschwin­ digkeitssignal S1 ausgeübten Einflusses, der beobachtet wird, wenn das Diagnosesignal VB (mit sowohl fd- als auch 2fd-Komponenten) den vorstehend beschriebenen experimen­ tellen Vibrationseinrichtungen gemäß Fig. 30A bis 30D und Fig. 31A bis 31D zugeführt wird. Die Diagnoseelektroden 17 und 18 weisen in Richtung der Y-Achse eine Länge von 3 mm und in Richtung der X-Achse eine Länge von 0,7 mm auf.

Der in Fig. 32 gezeigte Winkelgeschwindigkeitseinfluß bzw. Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit ist eine Dif­ ferenz zwischen dem Winkelgeschwindigkeitssignal, das bei Zufuhr eines Diagnosesignals von 50 mV eff. an die Dia­ gnoseelektroden 17 und 18 erhalten wird, und einem Win­ kelgeschwindigkeitssignal, das erhalten wird, wenn kein Diagnosesignal den Diagnoseelektroden 17 und 18 zugeführt wird.

Fig. 33 zeigt einen Graphen, der die Versagensempfind­ lichkeit (des Versagenssignals) darstellt, die beobachtet wird, wenn der Draht W1 oder W6 unter der Bedingung ge­ brochen ist, daß das Diagnosesignal von 50 mV eff. den Diagnoseelektroden 17 und 18 zugeführt wird.

In Fig. 32 und 33 sind der Einfluß auf die Winkelge­ schwindigkeit und die Versagensempfindlichkeit jeweils durch Werte ausgedrückt, die durch Teilen der erfaßten Daten durch die Sensorempfindlichkeit erhalten werden.

Wie aus Fig. 32 und 33 hervorgeht, ist es verständlich, daß sowohl der Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit als auch die Versagensempfindlichkeit groß werden, wenn die Diagnoseelektroden 17 und 18 nahe an den Winkelgeschwin­ digkeitserfassungselektroden 21 und 22 angeordnet sind. Dies beruht auf der Tatsache, daß die elektrostatische Kopplungskraft umgekehrt proportional zu dem Abstand zwi­ schen den Elektroden ist.

Dementsprechend kann der von dem Diagnosesignal auf das Winkelgeschwindigkeitssignal ausgeübte negative Einfluß durch Anordnen der Diagnoseelektroden 17 und 18 weit von den Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22, wie in Fig. 30A bis 30D gezeigt, verringert werden.

Fig. 34 zeigt einen Graphen, der das von der in Fig. 30A bis 30D gezeigten experimentellen Vibrationseinrichtung erhaltenes Verhältnis zwischen dem Einfluß auf die Win­ kelgeschwindigkeit und der Diagnoseelektrodengröße dar­ stellt. Fig. 35 zeigt einen Graphen, der das von dersel­ ben Vibrationseinrichtung erhaltene Verhältnis zwischen der Versagensempfindlichkeit und der Diagnoseelektroden­ größe darstellt.

Wie aus Fig. 34 und 35 hervorgeht, ist es verständlich, daß sowohl der Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit als auch die Versagensempfindlichkeit proportional zu der Diagnoseelektrodengröße ansteigen. Dies beruht auf der Tatsache, daß die elektrostatische Kopplungskraft propor­ tional zu der Elektrodengröße ist.

Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind die (auf dem Referenzpotential gehaltenen) Hilfsmasseelektroden 15 und 16 zwischen den Diagnoseelektroden 17 und 18 und den Win­ kelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21 und 22 ange­ ordnet. Diese Anordnung ist dahingehend vorteilhaft, daß ein Teil des Diagnosesignals über die Hilfsmasseelektro­ den 15 und 16 nach außen verloren geht. Der auf das Win­ kelgeschwindigkeitssignal ausgeübte negative Einfluß des Diagnosesignals kann verringert werden.

Fig. 36 zeigt einen Graphen, der das Verhältnis zwischen dem Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit und dem Elek­ trodenabstand M1 (vergleiche Fig. 28A) darstellt. Fig. 37 zeigt einen Graphen, der das Verhältnis zwischen der Ver­ sagensempfindlichkeit und dem Elektrodenabstand M1 dar­ stellt.

Wie aus Fig. 36 und 37 hervorgeht, ist es verständlich, daß sowohl der Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit als auch die Versagensempfindlichkeit proportional mit dem Elektrodenabstand ansteigt. Die Größe der Hilfsmasseelek­ troden 15 und 16 steigen umgekehrt proportional zu dem Abstand M1 an. Der vorstehend beschriebene Verlust des Diagnosesignals steigt mit ansteigender Größe der Hilfs­ masseelektrode an. Deshalb steigen sowohl der Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit als auch die Versagensempfind­ lichkeit proportional zu dem Elektrodenabstand M1 an.

Fig. 38 und 39 zeigen Graphen, die die experimentellen Daten in Bezug auf den Einfluß auf die Winkelgeschwindig­ keit und die Versagensempfindlichkeit jeweils zusammen­ fassen, die bei Zufuhr eines Diagnosesignals von 50 mV eff. zu den Diagnoseelektroden 17 und 18 erhalten werden.

Bei Optimierung der Dimension der Diagnoseelektroden 17 und 18 ist es vorzuziehen, daß die Versagensempfindlich­ keit groß ist, während der Einfluß auf die Winkelge­ schwindigkeit klein ist. Jedoch widersprechen sich die Erfordernisse auf die Versagensempfindlichkeit und auf den Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit. Genauer ist gemäß einem Leistungstest eine wünschenswerte Versa­ gensempfindlichkeit größer als 100°/sec, wohingegen ein wünschenswerter Einfluß auf die Winkelgeschwindigkeit ge­ ringer als 1°/sec ist.

Zur Befriedigung dieser Erfordernisse liegt ein optimaler Wert des Abstands M1 in dem Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm, wohingegen ein optimaler Wert der Diagnoseelektroden­ größe (Fläche) in dem Bereich von 1,5 mm² bis 2,5 mm² liegt.

Fig. 40 zeigt einen abgeänderten Winkelgeschwindigkeits­ sensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, der sich von dem Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß Fig. 27 dahin­ gehend unterscheidet, daß die Diagnoseelektroden 17 und 18 in einer elliptischen Form ausgebildet sind.

Fig. 41 zeigt einen weiteren abgeänderten Winkelgeschwin­ digkeitssensor gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, der sich von dem in Fig. 27 gezeigten Winkelgeschwindigkeits­ sensor dahingehend unterscheidet, daß lediglich eine Überwachungselektrode 13 an der Vorderfläche X1 des rech­ ten Schenkels 4 vorgesehen ist.

Fig. 42 zeigt einen anderen abgeänderte Winkelgeschwin­ digkeitssensor mit dem vierschenkligen Vibrator 601 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, der sich von dem in Fig. 25 gezeigten Winkelgeschwindigkeitssensor dahingehend un­ terscheidet, daß eine (auf dem Referenzpotential gehalte­ ne) Hilfselektrode 650 zwischen der Diagnoseelektrode JS1 und der Anschlußflächenelektrode 626 angeordnet ist, die über die Leiterelektroden 624 und 625 mit den Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektroden 622 und 623 verbunden ist.

Fig. 43A bis 43D zeigen eine weitere Elektrodenanordnung des Winkelgeschwindigkeitssensors mit einer H-förmigen Vibrationseinrichtung 701 gemäß dem fünften Ausführungs­ beispiel, die sich von der in Fig. 26A bis 26D gezeigten Elektrodenanordnung dahingehend unterscheidet, daß eine (auf dem Referenzpotential gehaltene) Hilfsmasseelektrode 750 zwischen den Diagnoseelektroden JS2 und JS3 und den Anschlußflächenelektroden 713 und 714 angeordnet ist, die über die Leiterelektroden 711 und 712 mit den Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektroden 709 und 710 verbunden sind.

Wie vorstehend beschrieben führt eine Ansteuerschaltung Al ein Rückkopplungssignal mit einer vorbestimmten Fre­ quenz fd Ansteuerelektroden 11, 12 zu, um eine Vibrati­ onseinrichtung 1 in Vibration zu versetzen. Eine Winkel­ geschwindigkeitserfassungsschaltung A2 erfaßt eine Vibra­ tionsbewegung, die in einer zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung 1 senkrechten Richtung verur­ sacht wird, auf der Grundlage eines Erfassungssignals von Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden 21, 22, wo­ durch ein Winkelgeschwindigkeitssignal S1 erzeugt wird. Eine Signaleingabeschaltung A31 führt ein Diagnosesignal VB mit einer Frequenz 2fd zu, die sich von der des Rück­ kopplungssignals unterscheidet, das über Diagnoseelektro­ den 17, 18 in die Vibrationseinrichtung 1 eingegeben wird. Eine Diagnoseschaltung A32 erzeugt ein Versagens­ signal R1 auf der Grundlage eines auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals, das von zumindest entweder den An­ steuerelektroden 11, 12 oder den Winkelgeschwindigkeits­ erfassungselektroden 21, 22 erhalten wird.

Claims (19)

1. Winkelgeschwindigkeitssensor mit
einer Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) zur Ansteuerung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden­ einrichtung (21-22; 622, 623; 709, 710) zur Erzeugung ei­ nes Erfassungssignals, das eine auf die Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) beaufschlagte Winkelgeschwindig­ keit darstellt,
eine mit der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) verbundene Ansteuerschaltung (A1; B1; C1; D1) zur Zufuhr eines Ansteuersignals zu der Ansteuerelektro­ deneinrichtung (11, 12; 620; 707), um die Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) in Vibration zu versetzen,
eine mit der Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) verbundene Winkelgeschwindigkeitserfassungsschaltung (207-209, A2; B2; C2; D2) zur Erfassung einer Vibrationsbewegung, die in einer Richtung verursacht wird, die senkrecht zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) verläuft, auf der Grundlage des Erfassungssignals der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710), wodurch eine Winkelge­ schwindigkeit der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) er­ halten wird, die um eine vorbestimmte Achse auftritt, gekennzeichnet durch
eine Signaleingabeschaltung (A31; B31; C31; D31; E31; F31) zur Zufuhr eines Diagnosesignals,
eine Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17, 18, 17a, 18a; JS1; JS10, JS11), die an der Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) vorgesehen ist, zur Zufuhr des Diagnosesignals zur der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) und
eine Diagnoseeinrichtung (A32; B32; C32; D32) zur Diagnose des Winkelgeschwindigkeitssensors auf der Grund­ lage eines auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals, das zumindest entweder von der Ansteuerelektrodeneinrich­ tung (11, 12; 620; 707) oder der Winkelgeschwindigkeits­ erfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) erhalten wird.

2. Winkelgeschwindigkeitssensor mit
einer Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) zur Ansteuerung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701)
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden­ einrichtung (21-22; 622, 623; 709, 710) zur Erzeugung ei­ nes Erfassungssignals, das eine auf die Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) beaufschlagte Winkelgeschwindig­ keit darstellt,
einer mit der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) verbundene Ansteuerschaltung (A1, C1) zur Zu­ fuhr eines Ansteuersignals mit einer vorbestimmten Fre­ quenz (fd) zu der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707), um die Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) in Vibrationen zu versetzen,
eine mit der Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) verbundene Winkelgeschwindigkeitserfassungsschaltung (207-209, A2; B2; C2; D2) zur Erfassung einer Vibrationsbewegung, die in einer Richtung verursacht wird, die senkrecht zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) verläuft, auf der Grundlage des Erfassungssignals der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710), wodurch eine Winkelge­ schwindigkeit der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) er­ halten wird, die um eine vorbestimmte Achse auftritt, gekennzeichnet durch
eine Signaleingabeschaltung (A31; C31; E31; F31) zur Zufuhr eines Diagnosesignals mit einer Frequenz, die sich von der vorbestimmten Frequenz (fd) des Ansteuersignals unterscheidet,
eine Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17, 18, 17a, 18a; JS1; JS10, JS11), die an der Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) vorgesehen ist, zur Zufuhr des Diagnosesignals zur der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) und
eine Versagenserfassungsschaltung (A32; B32; C32; D32) zur Diagnose des Winkelgeschwindigkeitssensors auf der Grundlage eines auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals, das zumindest entweder von der Ansteuerelektro­ deneinrichtung (11, 12; 620; 707) oder der Winkelge­ schwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) erhalten wird.

3. Winkelgeschwindigkeitssensor mit
einer Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) zur Ansteuerung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden­ einrichtung (21-22; 622, 623; 709, 710) zur Erzeugung ei­ nes Erfassungssignals, das eine auf die Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) beaufschlagte Winkelgeschwindig­ keit darstellt,
einer mit der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) verbundene Ansteuerschaltung (A1, C1) zur Zu­ fuhr eines Ansteuersignals mit einer vorbestimmten Fre­ quenz (fd) zu der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707), um die Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) in Vibrationen zu versetzen,
eine mit der Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) verbundene Winkelgeschwindigkeitserfassungsschaltung (207-209, A2; B2; C2; D2) zur Erfassung einer Vibrationsbewegung, die in einer Richtung verursacht wird, die senkrecht zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) verläuft, auf der Grundlage des Erfassungssignals der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710), wodurch eine Winkelge­ schwindigkeit der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) er­ halten wird, die um eine vorbestimmte Achse auftritt, gekennzeichnet durch
eine Signaleingabeschaltung (C31; D31; F31) zur Zu­ fuhr eines Diagnosesignals mit einer Frequenz, die sich von der vorbestimmten Frequenz (fd) des Ansteuersignals unterscheidet, so daß die Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) im Ansprechen auf das Diagnosesignal in einer Rich­ tung oszilliert, die senkrecht zu der Oszillationsrich­ tung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) verläuft,
eine Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17a, 18a; JS1; JS10, JS11), die an der Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) vorgesehen ist, zur Zufuhr des Diagnosesignals zur der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) und
eine Versagenserfassungsschaltung (C32; D32) zur Dia­ gnose des Winkelgeschwindigkeitssensors auf der Grundlage eines auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals, das zumindest entweder von der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) oder der Winkelgeschwindigkeitserfas­ sungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) erhalten wird.

4. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versagenserfassungsschaltung (A32; C32) eine Synchronisationserfassungseinrichtung (212; 312) zur Syn­ chronisationserfassung des auf das Diagnosesignal anspre­ chenden Signals unter Verwendung eines Signals aufweist, das sich in Phase mit dem Diagnosesignal befindet.

5. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprü­ che 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versagenserfassungsschaltung (A32; B32; C32; D32) eine veränderte Gleichstromkomponente des auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals erfaßt.

6. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingabeschaltung (A31; B31; C31; D31; E31; F31) das Diagnosesignal durch Modifizierung eines inter­ nen Signals erzeugt, das durch die Ansteuerschaltung (A1; B1; C1; D1) verwendet wird.

7. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (A1; B1; C1; D1) die Oszilla­ tionsamplitude der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) unter Verwendung eines Rückkopplungssignals steuert, das die Oszillation der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) wiedergibt, und die Signaleingabeschaltung (A31; B31; C31; D31; E31; F31) das Rückkopplungssignal als das in­ terne Signal zur Erzeugung des Diagnosesignals verwendet.

8. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingabeschaltung (A31; C31; E31; F31) eine Frequenzwandlereinrichtung zur Multiplikation einer gera­ den Zahl mit einer Frequenz (fd) des Rückkopplungssignals zur Erzeugung des Diagnosesignals aufweist.

9. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprü­ che 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingabeschaltung (A31; B31; C31; D31) ei­ nen Bandpaßfilter (205; 304) zum Filtern des in das Dia­ gnosesignal zu modifizierenden internen Signals aufweist.

10. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprü­ che 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingabeschaltung (E31; F31) eine Gleich­ spannungsänderungseinrichtung (501) zur Änderung der Gleichspannung des in das Diagnosesignal zu modifizieren­ den internen Signals aufweist.

11. Winkelgeschwindigkeitssensor mit
einer Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) zur Ansteuerung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden­ einrichtung (21-22; 622, 623; 709, 710) zur Erzeugung ei­ nes Erfassungssignals, das eine auf die Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) beaufschlagte Winkelgeschwindig­ keit darstellt,
eine mit der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) verbundene Ansteuerschaltung (B1; D1) zur Zu­ fuhr eines Ansteuersignals zu der Ansteuerelektrodenein­ richtung (11, 12; 620; 707), um die Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) in Vibration zu versetzen,
eine mit der Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) verbundene Winkelgeschwindigkeitserfassungsschaltung (207-209, A2; B2; C2; D2) zur Erfassung einer Vibrationsbewegung, die in einer Richtung verursacht wird, die senkrecht zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) verläuft, auf der Grundlage des Erfassungssignals der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710), wodurch eine Winkelge­ schwindigkeit der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) er­ halten wird, die um eine vorbestimmte Achse auftritt, gekennzeichnet durch
eine Signaleingabeschaltung (B31; D31) zur intermit­ tierenden Zufuhr eines Diagnosesignals auf der Grundlage eines externen Signals
eine Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17, 18, 17a, 18a; JS1; JS10, JS11), die an der Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) vorgesehen ist, zur Zufuhr des Diagnosesignals zur der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) und
eine Diagnoseeinrichtung (A32; B32; C32; D32) zur Diagnose des Winkelgeschwindigkeitssensors auf der Grund­ lage eines auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals, das zumindest entweder von der Ansteuerelektrodeneinrich­ tung (11, 12; 620; 707) oder der Winkelgeschwindigkeits­ erfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) erhalten wird.

12. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Diagnosesignals dieselbe wie die des Ansteuersignals ist, das der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) zugeführt wird.

13. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprü­ che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingabeschaltung eine Amplitudenänderungs­ einrichtung (206; 307, 308) zur Änderung der Amplitude des Diagnosesignals aufweist.

14. Winkelgeschwindigkeitssensor mit
einer Vibrationseinrichtung mit einem piezoelektri­ schen Körper (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) zur Ansteuerung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
einer an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehene Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden­ einrichtung (21-22; 622, 623; 709, 710) zur Erzeugung ei­ nes Erfassungssignals, das eine auf die Vibrationsein­ richtung (1; 601; 701) beaufschlagte Winkelgeschwindig­ keit darstellt,
eine mit der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) verbundene Ansteuerschaltung (A1) zur Zufuhr eines Ansteuersignals zu der Ansteuerelektrodeneinrich­ tung (11, 12; 620; 707), um die Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) in Vibration zu versetzen,
eine mit der Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) verbundene Winkelgeschwindigkeitserfassungsschaltung (207-209, A2; B2; C2; D2) zur Erfassung einer Vibrationsbewegung, die in einer Richtung verursacht wird, die senkrecht zu der Oszillationsrichtung der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) verläuft, auf der Grundlage des Erfassungssignals der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710), wodurch eine Winkelge­ schwindigkeit der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) er­ halten wird, die um eine vorbestimmte Achse auftritt, gekennzeichnet durch
eine Signaleingabeschaltung (A31) zur Zufuhr eines Diagnosesignals,
eine Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17, 18, JS1-JS3), die an der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701) vorgesehen ist, zur Zufuhr des Diagnosesignals zur der Vibrationseinrichtung (1; 601; 701),
eine Diagnoseeinrichtung (A32; B32; C32; D32) zur Diagnose des Winkelgeschwindigkeitssensors auf der Grund­ lage eines auf das Diagnosesignal ansprechenden Signals, das zumindest entweder von der Ansteuerelektrodeneinrich­ tung (11, 12; 620; 707) oder der Winkelgeschwindigkeits­ erfassungselektrodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) erhalten wird, und
eine Referenzpotentialelektrodeneinrichtung (15, 16; 650; 750) zum Erhalt eines auf einem vorbestimmten Refe­ renzpotential gehaltenen Elektrodenbereichs zwischen der Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17, 18; JS1- JS3) und der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden­ einrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710).

15. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzpotentialelektrodeneinrichtung (15, 16; 650; 750) zwischen der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) und der Winkelgeschwindigkeitserfassungselek­ trodeneinrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) angeordnet ist.

16. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung zwi­ schen der Ansteuerelektrodeneinrichtung (11, 12; 620; 707) und der Winkelgeschwindigkeitserfassungselektroden­ einrichtung (21, 22; 622, 623; 709, 710) angeordnet ist.

17. Winkelgeschwindigkeitssensor nach einem der Ansprü­ che 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vibrationseinrichtung (1) zumindest einen Schen­ kel (4, 5) mit einer Vorderfläche (X1) und gegenüberlie­ genden Seitenflächen (Y1 bis Y2, Y3 bis Y4) aufweist, die Winkelgeschwindigkeitserfassungselektrodeneinrichtung (21, 22) an einer Seitenfläche (Y1, Y2) ausgebildet sind, wohingegen die Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17, 18) an der Vorderfläche (X1) nahe an der anderen Seitenfläche (Y3, Y4) ausgebildet ist.

18. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Diagnosesignaleingabeelektrodenein­ richtung (17, 18) in dem Bereich von 1,52 mm bis 2,5 mm² liegt.

19. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzpotentialelektrodeneinrichtung (15, 16) an der Vorderfläche (X1) des Schenkels angeordnet ist, und daß die Diagnosesignaleingabeelektrodeneinrichtung (17, 18) von der Referenzpotentialelektrodeneinrichtung (15, 16) mit einem Abstand (M1) in dem Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm beabstandet sind.