DE19902339A1 - Verbesserter Aufbau eines Winkelgeschwindigkeitssensors zur Minimierung von Ausgangsrauschen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen Winkelgeschwindig­ keitssensor, der in einem Verhaltenssteuerungssystem für Kraftfahrzeuge, einem Verwackelungs-Kompensationssystem für Videokameras oder einem Kreisel eines Navigationssystems für sich bewegende Objekte verwendbar ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen verbesserten Aufbau eines Win­ kelgeschwindigkeitssensors zum Minimieren von Ausgangsrau­ schen, der eine Ansteuerungsabstimmgabel, die als selbstanre­ gender Oszillator arbeitet, und eine Meßabstimmgabel, die da­ zu dient, die Winkelgeschwindigkeit der einem Objekt zuge­ führten Bewegung zu messen, umfaßt.

Die erste japanische Patentveröffentlichung Nr. 8-2278141, die der Europäischen Patentanmeldung Nr. EP 764 828 ent­ spricht, offenbart einen Winkelgeschwindigkeitssensor mit vier Zinken, von welchen zwei äußere Zinken als Ansteuerungs­ abstimmgabel dienen und die anderen, inneren Zinken als Meß­ abstimmgabel dienen. Die vier Zinken sind an ihren Enden über ein Abstützelement verbunden und erstrecken sich derart par­ allel zueinander, daß sich ein kammartiger Aufbau ergibt.

Im Betrieb werden die Zinken der Ansteuerungsabstimmgabel elektrisch so angeregt, daß sie in entgegengesetzten Richtun­ gen schwingen. Wenn während der elektrisch angeregten Schwin­ gungen der Ansteuerungsabstimmgabel dem Sensor die Winkelbe­ wegung zugeführt wird, wird die Energie zum Versetzen der An­ steuerungsabstimmgabel in Schwingungen in einer Richtung senkrecht zu den elektrisch angeregten Schwingungen über das Abstützelement auf die Meßabstimmgabel übertragen, um die Zinken der Meßabstimmgabel in Schwingungen zu versetzen, wel­ che Schwingungen als ein die Winkelgeschwindigkeit der Bewe­ gung des Sensors anzeigendes Signal ausgegeben werden. Die Zinken des Sensors sind, wie vorstehend beschrieben wurde, in die Ansteuerungsabstimmgabel und die Meßabstimmgabel grup­ piert, welches in einem S/N-Verhältnis bzw. Signal/Rausch- Abstand resultieren wird, der höher ist als derjenige eines Sensors mit zwei Zinken; jedoch haben die in der vorliegenden Patentanmeldung benannten Erfinder den vorstehenden Stand der Technik studiert und einen Nachteil dahingehend festgestellt, daß ein gewünschtes S/N-Verhältnis aus den folgenden Gründen nicht erhalten wird.

Die Ansteuerungsabstimmgabel und die Meßabstimmgabel sind, wie vorstehend beschrieben wurde, an ihren Enden über das Ab­ stützelement verbunden, wodurch veranlaßt ist, daß die Ener­ gie der selbstangeregten Oszillation der Ansteuerungsabstimm­ gabel auf die Meßabstimmgabel übergeht, welches zu uner­ wünschten Schwingungen der Meßabstimmgabel auch dann, wenn dem Sensor keine Winkelbewegung zugeführt wird, führt, wo­ durch unerwünschterweise elektrisches Rauschen entwickelt wird.

Darüber hinaus erfordert die Erhöhung der Empfindlichkeit des Sensors eine effektive Übertragung von Schwingungsenergie auf die Meßabstimmgabel, die durch die aus der Beaufschlagung des Sensors mit einer Winkelbewegung resultierenden Corioliskraft erzeugt wird. Die vorstehend angegebene bekannte Anordnung jedoch dämpft die auf die Meßabstimmgabel übertragene Schwin­ gung stark, so daß sich infolgedessen eine Abnahme der Emp­ findlichkeit des Sensors ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Darüber hinaus soll die Erfindung einen verbesserten Aufbau eines Winkelgeschwindigkeitssensors bereitstellen, der eine Ansteuerungsabstimmgabel und eine Meßabstimmgabel umfaßt und der derart ausgebildet ist, daß das Entweichen von Energie einer selbstangeregten Oszillation von der Ansteuerungsab­ stimmgabel auf die Meßabstimmgabel minimiert und eine wirksa­ me Übertragung von Schwingungsenergie, die durch die aus der Beaufschlagung des Sensors mit einer Winkelbewegung resultie­ rende Corioliskraft erzeugt wird, auf die Meßabstimmgabel er­ folgt.

Diese Aufgabe wird durch einen Winkelgeschwindigkeitssensor mit den in den Patentansprüchen 1, 26 und 37 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.

In Übereinstimmung mit einem ersten Gesichtspunkt der Erfin­ dung wird ein Winkelgeschwindigkeitssensor bereitgestellt zum Messen einer Winkelgeschwindigkeit einer Winkelbewegung um die z-Achse eines dreidimensionalen, durch x-, y- und z-Ach­ sen definierten kartesischen Koordinatensystems, gekennzeich­ net durch: eine erste Abstimmgabel mit einem ersten und einem zweiten Zinken, die sich in der z-Achsenrichtung im wesentli­ chen parallel zu der z-Achse erstrecken und an ihren Enden durch ein erstes Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei die erste Abstimmgabel als Ansteuerungsoszillator oder als Meßoszillator dient; eine zweite Abstimmgabel mit einem dritten und einem vierten Zinken, die sich in der z- Achsenrichtung außerhalb des ersten und des zweiten Zinkens erstrecken und die an ihren Enden durch ein zweites Verbin­ dungselement miteinander verbunden sind, wobei die zweite Ab­ stimmgabel als jeweils der verbleibende Ansteuerungsoszilla­ tor oder Meßoszillator dient; einen Torsionsbalken, der an einem Ende mit dem ersten Verbindungselement und an dem ande­ ren Ende mit dem zweiten Verbindungselement verbunden ist, wobei der Torsionsbalken einen Endabschnitt aufweist, der mit dem ersten Verbindungselement verbunden ist, und der Endab­ schnitt eine Breite kleiner als eine gesamte Breite der er­ sten Abstimmgabel in der y-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der y-Achse hat; eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern der ersten Abstimmgabel zum Oszillieren des ersten und des zweiten Zinkens in Phasengegensatz in der y-Achsen­ richtung; und eine Winkelgeschwindigkeitserfassungseinrich­ tung zum Erfassen von Oszillationen des dritten und des vier­ ten Zinkens der zweiten Abstimmgabel in Phasengegensatz in der x-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse, die aus der dem Winkelgeschwindigkeitssensor während der Os­ zillation des ersten und des zweiten Zinkens in der y-Ach­ senrichtung zugeführten Winkelbewegung resultieren, um die Winkelgeschwindigkeit der Winkelbewegung zu erfassen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekenn­ zeichnet durch einen zweiten Torsionsbalken mit einer Länge in der z-Achsenrichtung, der an einem Ende mit dem ersten oder dem zweiten Verbindungselement und an dem anderen Ende mit einer Basis zum Abstützen der ersten und der zweiten Ab­ stimmgabel verbunden ist, um der ersten und der zweiten Ab­ stimmgabel zu ermöglichen, in der y- und der x-Achsenrichtung zu oszillieren, wobei der zweite Torsionsbalken einen Endab­ schnitt aufweist, der mit dem ersten oder dem zweiten Verbin­ dungselement verbunden ist, welches eine Breite kleiner als die gesamte Breite der ersten Abstimmgabel in der y-Achsen­ richtung hat.

Der erste und der zweite Zinken der ersten Abstimmgabel sind in Bezug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet. Der zweite und der dritte Zinken der zweiten Abstimmgabel sind in Bezug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet. Der Torsionsbalken und der zweite Torsionsbalken sind im wesentlichen in Aus­ richtung mit der z-Achse angeordnet.

Benachbarte zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Zinken schwingen in entgegengesetzten Richtungen im wesentli­ chen parallel zu der x-Achsenrichtung, wenn die Winkelbewe­ gung zugeführt wird. Die Geometrien der ersten und der zwei­ ten Abstimmgabel sowie des Torsionsbalkens sind derart fest­ gelegt, daß ein Amplitudenverhältnis XU/XS einer Amplitude XU von Oszillationen des ersten und des zweiten Zinkens in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung resultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

Zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Zinken auf ei­ ner Seite der z-Achse können alternativ in einer ersten Rich­ tung im wesentlichen parallel zu der x-Achse schwingen, wäh­ rend die anderen Zinken auf der anderen Seite der z-Achse al­ ternativ in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der er­ sten Richtung schwingen können. Die Geometrien der ersten und der zweiten Abstimmgabel sowie der Torsionsbalken sind derart festgelegt sind, daß ein Amplitudenverhältnis XS/XU einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XU von Os­ zillationen des ersten und des zweiten Zinkens in der x-Ach­ senrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung resultie­ ren, kleiner als oder gleich 10 ist.

Ein Abstandsverhältnis WS/WU eines Abstands WS zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken der ersten Abstimmgabel zu ei­ nem Abstand WU zwischen dem dritten und dem vierten Zinken der zweiten Abstimmgabel ist kleiner als oder gleich 2,5.

Ein Verhältnis WU/HU eines Abstands WU zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken der ersten Abstimmgabel zu einer Brei­ te HU jedes der ersten und zweiten Zinken liegt in einem Be­ reich zwischen 2,5 und 100.

Eine Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Zinkens für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung unterscheidet sich von der des dritten und des vierten Zinkens für eine Oszilla­ tion in der y-Achsenrichtung.

Ein Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs einer Resonanzfrequenz fd des ersten und des zweiten Zinkens für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung, die aus der Anregung des ersten und des zweiten Zinkens durch die Ansteuerungseinrichtung resultiert, zu einer Resonanzfrequenz fs des dritten und des vierten Zin­ kens für eine Oszillation in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelgeschwindigkeit resultiert, liegt in­ nerhalb eines der Bereiche von 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99 und 1,01 ≦ fd/fs ≦ 1,2.

Die erste und die zweite Abstimmgabel und der Torsionsbalken sind aus einem einzigen Stück piezoelektrischen Materials ge­ fertigt.

Der Torsionsbalken kann alternativ aus einem einzigen Materi­ alstück gefertigt und mit dem ersten und dem zweiten Verbin­ dungselement verklebt sein.

Der zweite Torsionsbalken kann mit dem zweiten Verbindungse­ lement verbunden sein und sich in einer Richtung entgegenge­ setzt zu dem dritten und dem vierten Zinken erstrecken.

Der zweite Torsionsbalken kann alternativ mit dem ersten Ver­ bindungselement verbunden sein und sich in derselben Richtung wie der erste und der zweite Zinken erstrecken.

Ferner ist ein dritter Torsionsbalken vorgesehen, der sich von dem ersten Verbindungselement in derselben Richtung wie der erste und der zweite Zinken erstreckt. Der zweite Torsi­ onsbalken kann sich von dem zweiten Verbindungselement aus in einer Richtung entgegengesetzt zu dem dritten und dem vierten Zinken erstrecken.

Ein Tragrahmen ist bereitgestellt, der zumindest zwei seitli­ che Balkenelemente, die sich von dem zweiten Verbindungsele­ ment aus in einer Richtung entgegengesetzt zu dem dritten und dem vierten Zinken erstrecken, und ein Verbindungsbalkenele­ ment, das die seitlichen Balkenelemente verbindet, umfaßt. In diesem Fall erstreckt sich der zweite Torsionsbalken in der z-Achsenrichtung von dem zweiten Verbindungselement aus zwi­ schen den seitlichen Balkenelementen des Rahmens. Der dritte Torsionsbalken erstreckt sich in der z-Achsenrichtung von dem Verbindungsbalkenelement des Rahmens aus zwischen den seitli­ chen Balkenelementen, um die erste und die zweite Abstimmga­ bel auf einer Basis zusammen mit dem zweiten Torsionsbalken abzustützen.

Der Torsionsbalken, der zweite Torsionsbalken und der dritte Torsionsbalken erstrecken sich miteinander ausgerichtet.

Die Geometrien der ersten und der zweiten Abstimmgabel sowie des Torsionsbalkens und des zweiten und des dritten Torsions­ balkens sind derart festgelegt, daß ein Amplitudenverhältnis XU/XS einer Amplitude XU von Oszillationen des ersten und des zweiten Zinkens in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung re­ sultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

Zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Zinken auf ei­ ner Seite der z-Achse können in einer ersten Richtung im we­ sentlichen parallel zu der x-Achse schwingen, während die an­ deren Zinken auf der anderen Seite der z-Achse in einer zwei­ ten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung schwingen können. In diesem Fall sind die Geometrien der ersten und der zweiten Abstimmgabel und der Torsionsbalken derart festge­ legt, daß ein Amplitudenverhältnis XS/XU einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XU von Oszillationen des ersten und des zweiten Zinkens in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung resultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

Das zweite Verbindungselement hat eine Breite, die in der z- Achsenrichtung kleiner ist als die des ersten Verbindungsele­ ments.

Die Breite jedes der ersten und der zweiten Zinken und die Breite jedes der dritten und der vierten Zinken in der y- Achsenrichtung sind kleiner als oder gleich 3/5 der Länge des ersten Verbindungselements in der y-Achsenrichtung.

Ferner ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, die die Oszillation der ersten Abstimmgabel überwacht, um ein diese anzeigendes Signal bereitzustellen. Die Ansteuerungseinrich­ tung regt auf der Grundlage des Signals von der Überwachungs­ einrichtung den ersten und den zweiten Zinken an, damit diese eine selbstangeregte Oszillation in der y-Achsenrichtung aus­ führen.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Gesichtspunkt der Erfin­ dung wird ein Winkelgeschwindigkeitssensor bereitgestellt zum Messen einer Winkelgeschwindigkeit einer Winkelbewegung um die z-Achse eines dreidimensionalen, durch x-, y- und z-Ach­ sen definierten kartesischen Koordinatensystems, gekennzeich­ net durch: ein Oszillationselement mit einer ersten Abstimm­ gabel, einer zweiten Abstimmgabel und einem Verbindungsele­ ment, wobei die erste Abstimmgabel einen ersten und einen zweiten Zinken aufweist, die sich in der z-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der z-Achse erstrecken, und die er­ ste Abstimmgabel als Ansteuerungsoszillator oder als Meßos­ zillator dient, die zweite Abstimmgabel einen dritten und ei­ nen vierten Zinken aufweist, die sich in der z-Achsenrichtung außerhalb des ersten und des zweiten Zinkens der ersten Ab­ stimmgabel erstrecken, und die zweite Abstimmgabel als je­ weils der verbleibende Ansteuerungsoszillator oder Meßoszil­ lator dient, und das Verbindungselement die Enden des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Zinkens verbindet; eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern der ersten Ab­ stimmgabel zum Oszillieren des ersten und des zweiten Zinkens in Phasengegensatz in der y-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der y-Achse; und eine Winkelgeschwindigkeitser­ fassungseinrichtung zum Erfassen von Oszillationen des drit­ ten und des vierten Zinkens der zweiten Abstimmgabel in Pha­ sengegensatz in der x-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse, die aus der dem Winkelgeschwindigkeitssensor während der Oszillation des ersten und des zweiten Zinkens in der y-Achsenrichtung zugeführten Winkelbewegung resultieren, um die Winkelgeschwindigkeit der Winkelbewegung zu erfassen, wobei benachbarte zwei der ersten, zweiten, dritten und vier­ ten Zinken in entgegengesetzten Richtungen im wesentlichen parallel zu der x-Achse schwingen, wenn die Winkelbewegung zugeführt wird, und wobei die Geometrie des Oszillationsele­ ments derart festgelegt ist, daß ein Amplitudenverhältnis XU/XS einer Amplitude XU von Oszillationen des ersten und des zweiten Zinkens in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung re­ sultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner ein sich in der z-Achsenrichtung erstreckender Torsionsbalken vorgesehen, der an einem Endabschnitt mit dem Verbindungsele­ ment des Oszillationselements verbunden ist, um das Oszilla­ tionselement auf einer Basis abzustützen. Der Endabschnitt des Torsionsbalkens hat eine Breite kleiner als eine gesamte Breite der ersten Abstimmgabel in der y-Achsenrichtung.

Ein Abstandsverhältnis WS/WU eines Abstands WS zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken der ersten Abstimmgabel zu ei­ nem Abstand WU zwischen dem dritten und dem vierten Zinken der zweiten Abstimmgabel ist kleiner als oder gleich 2,5.

Ein Verhältnis WU/HU eines Abstands WU zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken der ersten Abstimmgabel zu einer Brei­ te HU jedes der ersten und zweiten Zinken liegt in einem Be­ reich von 2,5 bis 100.

Das Oszillationselement und der Torsionsbalken sind aus einem einzigen Stück piezoelektrischen Materials gefertigt.

Der Torsionsbalken kann alternativ unabhängig von dem Oszil­ lationselement hergestellt und mit dem Verbindungselement verklebt sein.

Der Torsionsbalken erstreckt sich von dem Verbindungselement des Oszillationselements aus in einer Richtung entgegenge­ setzt zu der ersten und der zweiten Abstimmgabel.

Weiter ist ein zweiter Torsionsbalken vorgesehen, der sich von dem Verbindungselement aus in derselben Richtung wie die erste und die zweite Abstimmgabel erstreckt.

Die Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Zinkens für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung unterscheidet sich von der des dritten und des vierten Zinkens für eine Oszilla­ tion in der y-Achsenrichtung.

Das Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs einer Resonanzfrequenz fd des ersten und des zweiten Zinkens für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung, die aus der Anregung des ersten und des zweiten Zinkens durch die Ansteuerungseinrichtung resultiert, zu einer Resonanzfrequenz fs des dritten und des vierten Zin­ kens für eine Oszillation in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelgeschwindigkeit resultiert, liegt in­ nerhalb eines der Bereiche von 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99 und 1 01 ≦ fd/fs ≦ 1,2.

Ferner ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen zum Über­ wachen der Oszillation der ersten Abstimmgabel, um ein diese anzeigendes Signal bereitzustellen. Die Ansteuerungseinrich­ tung regt auf der Grundlage des Signals von der Überwachungs­ einrichtung den ersten und den zweiten Zinken an, damit diese eine selbstangeregte Oszillation in der y-Achsenrichtung aus­ führen.

In Übereinstimmung mit einem dritten Gesichtspunkt der Erfin­ dung wird ein Winkelgeschwindigkeitssensor bereitgestellt zum Messen einer Winkelgeschwindigkeit einer Winkelbewegung um die z-Achse eines dreidimensionalen, durch x-, y- und z-Ach­ sen definierten kartesischen Koordinatensystems mißt, gekenn­ zeichnet durch: ein Oszillationselement mit einer ersten Ab­ stimmgabel, einer zweiten Abstimmgabel und einem Verbindung­ selement, wobei die erste Abstimmgabel einen ersten und einen zweiten Zinken aufweist, die sich in der z-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der z-Achse erstrecken, und die er­ ste Abstimmgabel als Ansteuerungsoszillator oder als Meßos­ zillator dient, die zweite Abstimmgabel einen dritten und ei­ nen vierten Zinken aufweist, die sich in der z-Achsenrichtung außerhalb des ersten und des zweiten Zinken der ersten Ab­ stimmgabel erstrecken, und die zweite Abstimmgabel als je­ weils der verbleibende Ansteuerungsoszillator oder Meßoszil­ lator dient, und das Verbindungselement die Enden des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Zinkens verbindet; eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern der ersten Ab­ stimmgabel zum Oszillieren des ersten und des zweiten Zinkens in Phasengegensatz in der y-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der y-Achse; und eine Winkelgeschwindigkeitser­ fassungseinrichtung zum Erfassen von Oszillationen des drit­ ten und des vierten Zinkens der zweiten Abstimmgabel in Pha­ sengegensatz in der x-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse, die aus der dem Winkelgeschwindigkeitssensor während der Oszillation des ersten und des zweiten Zinkens in der y-Achsenrichtung zugeführten Winkelbewegung resultieren, um die Winkelgeschwindigkeit der Winkelbewegung zu erfassen, wobei der erste und der zweite Zinken der ersten Abstimmgabel in Bezug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet sind und der dritte und der vierte Zinken der zweiten Abstimmgabel in Be­ zug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet sind, zwei der er­ sten, zweiten, dritten und vierten Zinken auf einer Seite der z-Achse in einer ersten Richtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse schwingen und die anderen Zinken auf der anderen Seite der z-Achse in einer zweiten, der ersten Richtung ent­ gegengesetzten Richtung schwingen, und wobei die Geometrie des Oszillationselements derart festgelegt ist, daß ein Amplitudenverhältnis XS/XU einer Amplitude XS von Oszillatio­ nen des dritten und des vierten Zinkens in der x-Achsenrich­ tung zu einer Amplitude XU von Oszillationen des ersten und des zweiten Zinkens in der x-Achsenrichtung, die aus der zu­ geführten Winkelbewegung resultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ferner ein sich in der z-Achsenrichtung erstreckenden Torsionsbalken vorgesehen, der an einem Endabschnitt mit dem Verbindungsele­ ment des Oszillationselements verbunden ist, um das Oszilla­ tionselement auf einer Basis abzustützen. Der Endabschnitt des Torsionsbalkens hat eine Breite kleiner als eine gesamte Breite der ersten Abstimmgabel in der y-Achsenrichtung.

Das Abstandsverhältnis WS/WU eines Abstands WS zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken der ersten Abstimmgabel zu ei­ nem Abstand WU zwischen dem dritten und dem vierten Zinken der zweiten Abstimmgabel ist kleiner als oder gleich 2,5.

Das Verhältnis WU/HU eines Abstands WU zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken der ersten Abstimmgabel zu einer Brei­ te HU jedes der ersten und zweiten Zinken liegt in einem Be­ reich von 2,5 bis 100.

Die Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Zinkens für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung unterscheidet sich von der des dritten und des vierten Zinkens für eine Oszilla­ tion in der y-Achsenrichtung.

Das Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs einer Resonanzfrequenz fd des ersten und des zweiten Zinkens für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung, die aus der Anregung des ersten und des zweiten Zinkens durch die Ansteuerungseinrichtung resultiert, zu einer Resonanzfrequenz fs des dritten und des vierten Zin­ kens für eine Oszillation in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelgeschwindigkeit resultiert, liegt in­ nerhalb eines der Bereiche von 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99 und 1,01 ≦ fd/fs ≦ 1,2.

Ferner ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen zum Über­ wachen der Oszillation der ersten Abstimmgabel, um ein diese anzeigendes Signal bereitzustellen. Die Ansteuerungseinrich­ tung regt auf der Grundlage des Signals von der Überwachungs­ einrichtung den ersten und den zweiten Zinken an, damit diese eine selbstangeregte Oszillation in der y-Achsenrichtung aus­ führen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 2 eine ebene Ansicht eines Oszillationselements zum Er­ klären von Messungen desselben;

Fig. 3 eine Ansicht des Oszillationselements nach Fig. 2 von oben;

Fig. 4(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche des Oszillationselements ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 4(b), 4(c), 4(d) und 4(e) Seitenansichten, die auf Sei­ tenflächen äußerer Zinken des Oszillationselements ausgebil­ dete Elektroden zeigen;

Fig. 5(a) eine Rückansicht, die auf einer Rückseite des Os­ zillationselements ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 5(b), 5(c), 5(d) und 5(e) Seitenansichten, die auf Sei­ tenflächen innerer Zinken des Oszillationselements ausgebil­ dete Elektroden zeigen;

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors nach Fig. 1 zeigt;

Fig. 7 eine ebene Ansicht, die eine selbstangeregte Oszilla­ tion von Ansteuerungszinken des Oszillationselements zeigt;

Fig. 8(a) eine perspektivische Ansicht, die eine Oszillation des Oszillationselements in einer ersten Oszillationserfas­ sungsbetriebsart zeigt, in der benachbarte Zinken in entge­ gengesetzten Richtungen schwingen, wenn eine Winkelbewegung zugeführt wird;

Fig. 8(b) eine perspektivische Ansicht, die eine Oszillation des Oszillationselements in einer zweiten Oszillationserfas­ sungsbetriebsart zeigt, in der zwei linke Zinken und zwei rechte Zinken in jeweils denselben Richtungen schwingen, wenn eine Winkelbewegung zugeführt wird;

Fig. 9 eine ebene Ansicht, die ein Referenzstück des Oszilla­ tionselements zeigt;

Fig. 10 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Empfindlichkeitsverhältnis und einem Verhältnis XU/XS einer Amplitude XU der Oszillation eines Ansteuerungsoszillators zu einer Amplitude XS der Oszillation eines Meßoszillators zeigt;

Fig. 11 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen einem Verhältnis XU/XS der Amplitude XU der Oszillation des An­ steuerungsoszillators zu des Amplitude XS der Oszillation des Meßoszillators und einem Verhältnis WS/WU eines Abstands WS zwischen Zinken des Meßoszillators und eines Abstands WU zwi­ schen Zinken des Ansteuerungsoszillators zeigt;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 13 eine ebene Ansicht eines Oszillationselements zum Er­ klären von Messungen desselben;

Fig. 14(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche des Oszillationselements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 14(b) eine Rückansicht, die auf einer Rückseite des Os­ zillationselements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aus­ gebildete Elektroden zeigt;

Fig. 14(c) und 14(d) Seitenansichten, die auf Seitenflächen äußerer Zinken des Oszillationselements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigen;

Fig. 15 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors nach Fig. 12 zeigt;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 17(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche ei­ nes Oszillationselements gemäß dem vierten Ausführungsbei­ spiel ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 17(b) eine Rückansicht, die auf einer Rückseite des Os­ zillationselements gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel aus­ gebildete Elektroden zeigt;

Fig. 17(c) und 17(d) Seitenansichten, die auf Seitenflächen äußerer Zinken des Oszillationselements gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigen;

Fig. 18 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerschaltung des Winkelgeschwindigkeitssensors nach Fig. 16 zeigt;

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 20(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche ei­ nes Ansteuerungsoszillators gemäß dem fünften Ausführungsbei­ spiel ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 20(b) eine Rückansicht, die auf einer Rückseite des An­ steuerungsoszillators gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 20(c) und 20(d) Seitenansichten, die auf Seitenflächen des Ansteuerungsoszillators gemäß dem fünften Ausführungsbei­ spiel ausgebildete Elektroden zeigen;

Fig. 21(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche ei­ nes Meßoszillators gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel aus­ gebildete Elektroden zeigt;

Fig. 21(b) eine Rückansicht, die auf einer Rückseite des Meß­ oszillators gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ausgebilde­ te Elektroden zeigt;

Fig. 21(c) und 21(d) Seitenansichten, die auf Seitenflächen des Meßoszillators gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel aus­ gebildete Elektroden zeigen;

Fig. 22 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt

Fig. 23 eine ebene Ansicht, die eine Modifikation eines Os­ zillationselements zeigt;

Fig. 24(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche des Oszillationselements nach Fig. 23 ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 24(b) und 24(c) Seitenansichten, die auf Seitenflächen von Zinken eines Meßoszillators des Oszillationselements nach Fig. 23 ausgebildete Elektroden zeigen;

Fig. 25(a), 25(b), 25(c), 25(d), 25(e) und 25(f) Seitenan­ sichten, die auf Seitenflächen eines Ansteuerungsoszillators und des Meßoszillators des Oszillationselements nach Fig. 23 ausgebildete Elektroden zeigen;

Fig. 26 eine Rückansicht, die auf einer rückwärtigen Fläche des Oszillationselements nach Fig. 23 ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 27(a) und 27(b) ebene Ansichten, die Modifikationen des Oszillationselements zeigen;

Fig. 28 ein Diagramm, das textlich Resultate im Hinblick auf den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis XS/XU der Amplitude XS des Oszillation des Meßoszillators zu der Amplitude XU der Oszillation des Ansteuerungsoszillators und dem Verhältnis W5/W6 der Breite W5 eines ersten Torsionsbalkens 9 zu der Breite W6 eines ersten Verbindungselements 4 zeigt;

Fig. 29 eine ebene Ansicht, die eine Modifikation der Form des Oszillationselements zeigt;

Fig. 30 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 31 eine ebene Ansicht eines Oszillationselements gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel zum Erklären von Messungen desselben;

Fig. 32(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche des Oszillationselements gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 32(b) eine Rückansicht, die eine auf einer rückwärtigen Fläche des Oszillationselements gemäß dem siebten Ausfüh­ rungsbeispiel ausgebildete Elektrode zeigt;

Fig. 32(c) und 32(d) Seitenansichten, die auf Seitenflächen äußerer Zinken des Oszillationselements gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigen;

Fig. 33 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem achten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 34(a) eine Vorderansicht, die auf einer Vorderfläche ei­ nes Oszillationselements gemäß dem achten Ausführungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 34(b) eine Rückansicht, die eine auf einer rückwärtigen Fläche des Oszillationselements gemäß dem achten Ausführungs­ beispiel ausgebildete Elektrode zeigt;

Fig. 34(c) und 34(d) Seitenansichten, die auf Seitenflächen äußerer Zinken des Oszillationselements gemäß dem achten Aus­ führungsbeispiel ausgebildete Elektroden zeigt;

Fig. 35 eine perspektivische Ansicht, die einen Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel zeigt; und

Fig. 36 eine ebene Ansicht, die eine Modifikation des Oszil­ lationselements zeigt.

Nachstehend auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in welchen sich gleiche Zahlen auf ähnliche Teile in mehreren Ansichten beziehen, und insbesondere auf Fig. 1, ist ein Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, der als Giergeschwindigkeitssensor verwendbar ist, der so ausgelegt ist, daß er die Giergeschwindigkeit einer einem sich bewegenden Objekt wie beispielsweise einem Kraft­ fahrzeug oder einer Hand-Videokamera verliehenen Bewegung mißt. G bezeichnet ein Oszillationselement, welches aus bei­ spielsweise einem einzelnen Stück piezoelektrischen Materials gefertigt ist und aus einem Ansteuerungsoszillator 1, einem Meßoszillator 5, einem ersten Torsionsbalken 9 und einem zwei­ ten Torsionsbalken 10 besteht.

Der Ansteuerungsoszillator 1 ist aus einer U-förmigen Ab­ stimmgabel, die aus einem Paar von Zinken 2 und 3 besteht, hergestellt. Die Zinken 2 und 3 haben einen quadratischen Querschnitt und erstrecken sich im wesentlichen parallel zu­ einander. Die Zinken 2 und 3 sind an ihren Enden durch ein Zwischenverbindungselement bzw. Verbindungselement 4 verbun­ den.

Auf vergleichbare Art und Weise ist der Meßoszillator 5 aus einer U-förmigen Abstimmgabel, die aus einem Paar von Zinken 6 und 7 besteht, hergestellt. Die Zinken 6 und 7 haben einen quadratischen Querschnitt und erstrecken sich im wesentlichen parallel zueinander. Die Zinken 6 und 7 sind an ihren Enden durch ein Zwischenverbindungselement bzw. Verbindungselement 8 miteinander verbunden. Der Meßoszillator 5 ist außerhalb des Ansteuerungsoszillators 1 angeordnet, wobei sich die Zin­ ken 6 und 7 parallel zu den Zinken 2 und 3 erstrecken und sich das Verbindungselement 4 parallel zu dem Verbindungsele­ ment 8 erstreckt.

Die nachfolgende Diskussion erfolgt unter Verwendung eines dreidimensionalen, durch x-, y- und z-Achsen definierten kar­ tesischen Koordinatensystems. Die x-Achse ist in einer Dic­ kenrichtung jedes Zinkens und jedes Verbindungselements defi­ niert, die z-Achse ist in einer Längenrichtung jedes Zinkens definiert, und die y-Achse ist so definiert, daß sie sich entlang der longitudinalen Mittenlinie zwischen den Zinken 2 und 3 erstreckt. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die Zin­ ken 2 und 3 und die Zinken 6 und 7 symmetrisch um die z-Achse angeordnet.

Ein erster Drehstab bzw. Torsionsbalken 9 ist an einem Ende mit der Mitte des Verbindungselements 4 und an dem anderen Ende mit der Mitte des Verbindungselements 8 verbunden, um den Ansteuerungsoszillator 1 innerhalb des Meßoszillators 5 abzustützen.

Ein zweiter Torsionsbalken 10 ist an einem Ende mit der Mitte des Verbindungselements 8 und an dem anderen Ende mit einem an einem Distanzstück 12 angebrachten Verbindungselement 11 verbunden, wie im einzelnen noch beschrieben werden wird.

Die Torsionsbalken 9 und 10 haben in der y-Achsenrichtung ei­ ne größere Breite als der Oszillator 1 und weisen Mittenlini­ en auf, die in der z-Achsenrichtung zueinander ausgerichtet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die Torsionsbalken 9 und 10 entlang der longitudinalen Mittenlinie des Oszilla­ tors 1 angeordnet.

Das Oszillationselement G besteht aus einem piezoelektrischen Ein- bzw. Monokristall wie beispielsweise einer Z-geschnitte­ nen Kristallplatte bzw. Zcut-Kristallplatte und wird durch Ätzen geformt. Das Verbindungselement 11 ist, wie in Fig. 1 gezeigt, unter Verwendung eines Klebstoffs an dem Distanz­ stück 12 befestigt. Das Distanzstück 12 ist ebenfalls unter Verwendung eines Klebstoffs an der Basis 13 befestigt.

Im einzelnen wird der Ansteuerungsoszillator 1 durch den Meß­ oszillator 5 über den ersten Torsionsbalken 9 abgestützt. Die Oszillatoren 1 und 5 und der erste Torsionsbalken 9 werden durch den zweiten Torsionsbalken 10 abgestützt. Das Oszilla­ tionselement G wird auf diese Art und Weise durch das Verbin­ dungselement 11 und das Distanzstück 12 oberhalb der Basis 13 so gehalten, daß es in beliebigen Richtungen schwingen kann.

Das Oszillationselement G kann alternativ an einem Ende des zweiten Torsionsbalkens 10 direkt auf dem Abstandsstück 12 ohne Verwendung des Verbindungselements 11 befestigt sein.

Die Geometrie des Oszillationselements G und der Torsionsbal­ ken 9 und 10 ist derart festgelegt, daß drei Bedingungen er­ füllt sind: (1) daß ein Verhältnis XU/XS der Amplitude XU der Oszillation der Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 zu der Amplitude XS der Oszillation der Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 kleiner als oder gleich 10 ist, (2) daß sich eine Resonanzfrequenz fd der Zinken 2 und 3 für die Schwin­ gung in der y-Achsenrichtung von einer Resonanzfrequenz fd0 der Zinken 6 und 7 für die Schwingung in der y-Achsenrichtung unterscheidet, und (3) daß ein Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs der Resonanzfrequenz fd der Zinken 2 und 3 zu einer Re­ sonanzfrequenz fs der Zinken 6 und 7 für die Schwingung in der x-Achsenrichtung in einem gegebenen Bereich liegt.

Ein Beispiel von Messungen des Oszillationselements G wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.

Die Länge L1 jedes der Zinken 2 und 3 beträgt 6 mm. Die Länge L2 des Verbindungselements 4 beträgt 0,5 mm. Die Länge L3 des ersten Torsionsbalkens 9 beträgt 1,0 mm. Die Länge L4 jedes der Zinken 6 und 7 beträgt 6,5 mm. Die Länge L5 des Verbin­ dungselements 8 beträgt 1,5 mm. Die Länge L6 des zweiten Tor­ sionsbalkens 10 beträgt 1,0 mm.

Die Breite W1 jedes der Zinken 2, 3, 6 und 7 beträgt 0,25 mm. Die Abstände zwischen den Zinken 2 und 6 und zwischen den Zinken 3 und 7 (d. h. die Breiten W2 und W3 von Schlitzen) be­ tragen jeweils 0,3 mm. Der Abstand W4 zwischen den Zinken 2 und 3 beträgt 3,0 mm. Die Breite W5 jedes der Torsionsbalken 9 und 10 beträgt 0,4 mm. Die Breite W6 des Verbindungsele­ ments 4 beträgt 3,5 mm. Ein Verhältnis WS/WU eines Abstands WS zwischen longitudinalen Mittenlinien der Zinken 6 und 7 zu einem Abstands WU zwischen longitudinalen Mittenlinien der Zinken 2 und 3 beträgt näherungsweise 1,6. Die Breiten WS der Torsionsbalken 9 und 10 können alternativ unterschiedlich sein.

Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, ist die Breite W5 jedes der Torsionsbalken 9 und 10 kleiner als der Abstand W4 zwi­ schen den Zinken 2 und 3. Das Maß des Oszillationselements G in der x-Achsenrichtung oder die Dicke t ist konstant, bei­ spielsweise 0,3 mm.

Nachstehend wird der Aufbau von auf dem Winkelgeschwindig­ keitssensor angeordneten Elektroden unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 5(e) beschrieben. In der nachfolgenden Diskussion wer­ den eine Fläche des Oszillationselements G, die der Basis 13 zugewandt ist, und die gegenüberliegende Fläche als Fläche X2 bzw. Fläche X1 bezeichnet. Die Oszillatoren 1 und 5, die Tor­ sionsbalken 9 und 10 und das Verbindungselement 11 sind, wie in Fig. 3 gezeigt, mit den Flächen X1 und X2 bündig. Äußere Seitenflächen der Zinken 7, 3, 2 und 6 werden als Flächen Y1, Y3, Y6 bzw. Y8 bezeichnet, und innere Seitenflächen derselben werden als Flächen Y2, Y4, Y5 bzw. Y7 bezeichnet.

Der Oszillator 1 weist eine Ansteuerelektrode 320 auf, die über den Flächen Y5 und Y6 des Zinkens 2, den Flächen X1, X2, Y3 und Y4 des Zinkens 3 und den Flächen X1 und X2 des Verbin­ dungselements 4 ausgebildet ist. Die Ansteuerelektrode 320 hat eine Erweiterung, die zu einer Anschlußelektrode 320a führt, ausgebildet auf der Fläche X1 des Verbindungselements 11, durch die Fläche X1 des Verbindungselements 4, die Fläche X6 des Zinkens 2, die Flächen X2 des Verbindungselements 4, des Torsionsbalkens 9, des Verbindungselements 8, des Torsi­ onsbalkens 10 und des Verbindungselements 11, und die Fläche Y1 des Verbindungselements 11.

Der Oszillator 1 weist ferner eine Überwachungselektrode 321 auf, die über die Flächen X1, X2, Y5 und Y6 des Zinkens 2, die Flächen Y3 und Y4 des Zinkens 3 und die Fläche X2 des Verbindungselements 4 ausgebildet ist. Die Überwachungselek­ trode 321 hat eine Erweiterung, die zu einer Anschlußelektro­ de 321a führt, ausgebildet auf der Fläche X1 der Verbindungs­ elektrode 11, durch die Flächen X2 des Verbindungselements 4, des Torsionsbalkens 9, des Verbindungselements 8 und die Flä­ che des Verbindungselements 4 sowie die Fläche Y1 des Verbin­ dungselements 11.

Der Meßoszillator 5 weist Aufnahmeelektroden 322 und 323 auf zum Aufnehmen des die Winkelgeschwindigkeit der Bewegung des Winkelgeschwindigkeitssensors anzeigenden Stroms. Die Aufnah­ meelektrode 322 ist über die Flächen X1, X2, Y7 und Y8 des Zinkens 6, die Flächen X1, X2, Y1 und Y2 des Zinkens 7 und die Fläche X1 des Verbindungselements 8 ausgebildet und führt zu einer Anschlußelektrode 322a, ausgebildet auf der Fläche X1 des Verbindungselements 11 durch den Torsionsbalken 10.

Die Aufnahmeelektrode 323 ist über die Flächen X1, Y7 und Y8 des Zinkens 6, die Flächen X1, Y1 und Y2 des Zinkens 7 und die Fläche X1 des Verbindungselements 8 ausgebildet und führt zu einer Anschlußelektrode 323a, ausgebildet auf der Fläche X1 des Verbindungselements 11 durch den Torsionsbalken 10.

Die Basis 13 hat, wie in Fig. 1 gezeigt, Anschlüsse T11 bis T14, die zu einer Steuerschaltung C10 führen, wie noch im einzelnen beschrieben werden wird. Der Anschluß T11 ist mit der Ansteuerelektrode 320 durch die Leitung W11 und die An­ schlußelektrode 320a verbunden. Der Anschluß T12 ist mit der Überwachungselektrode 321 durch die Leitung W12 und die An­ schlußelektrode 321a verbunden. Der Anschluß T13 ist mit der Aufnahmeelektrode 322 durch die Leitung W13 und die Anschluß­ elektrode 322a verbunden. Der Anschluß T14 ist mit der Auf­ nahmeelektrode 323 durch die Leitung W14 und die Anschluß­ elektrode 323a verbunden. Die Verbindung jeder der Leitungen W11 bis W14 mit einem der Anschlüsse T11 bis T14 und einer der Elektroden 320 bis 323 wird durch beispielsweise Draht­ verbindungen bzw. Drahtbonden hergestellt.

Der Winkelgeschwindigkeitssensor umfaßt auch die Steuerschal­ tung C10, wie in Fig. 6 gezeigt, die im wesentlichen aus ei­ ner Ansteuerschaltung C11 zum Induzieren einer selbsterregten Oszillation der Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 und einer Erfassungsschaltung C12 zum Überwachen der Oszilla­ tionen der Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zum Ermitteln der Winkelgeschwindigkeit der dem Winkelgeschwindigkeitssen­ sor zugeführten Bewegung besteht.

Die Ansteuerschaltung C11 umfaßt einen Ladungsverstärker 100 zum Transformieren eines Stromausgangssignals von der Überwa­ chungselektrode 321 in eine Spannung, und eine automatische Verstärkungssteuerung (AGC) 101. Die AGC 101 hält ein Rück­ kopplungssignal von dem Ladungsverstärker 100 auf einer kon­ stanten Spannung und führt diese der Ansteuerelektrode 320 zu.

Die Erfassungsschaltung C12 umfaßt Strom-Spannung-Konverter bzw. Umsetzer 202a und 202b zum Transformieren von Stromaus­ gangssignalen von den Aufnahmeelektroden 322 und 323 in Span­ nungen, eine Differentialschaltung 203, einen Synchrondetek­ tor 103, ein Tiefpaßfilter 104 und eine Phasenschieberschal­ tung 105 zum Verschieben der Phase des Rückkopplungssignals aus dem Ladungsverstärker 100 um 90°.

Die Ausgangssignale der Strom-Spannung-Konverter 202a und 202b werden der Differentialschaltung 203 zugeführt. Die Dif­ ferentialschaltung 203 ermittelt den Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der Strom-Spannung-Konverter 202a und 202b und stellt diesen für den Synchrondetektor 103 bereit. Der Synchrondetektor 103 demoduliert das Ausgangssignal der Dif­ ferentialschaltung 203 auf der Grundlage des Rückkopplungs­ signals, dessen Phase durch die Phasenschieberschaltung 105 verschoben ist, und führt es dem Tiefpaßfilter 104 zu. Das Tiefpaßfilter 104 glättet und transformiert das Ausgangs­ signal des Synchrondetektors 103 in eine Gleichspannung und stellt diese als Winkelgeschwindigkeitssignal bereit.

Im Betrieb wird eine Wechselspannung an die Ansteuerelektro­ den 320 an dem Ansteuerungsoszillator 1 angelegt. Dies veran­ laßt die Zinken 2 und 3, wie in Fig. 7 gezeigt, symmetrisch in Bezug auf die Mittenlinien (d. h. der z-Achse) des An­ steuerungsoszillators 1 in der y-Achsenrichtung zu oszillie­ ren, welches nachstehend als eine angesteuerte Oszillations­ betriebsart bezeichnet werden wird.

Die Überwachungselektrode 321 erzeugt einen Strom proportio­ nal zu der Amplitude der Oszillationen der Zinken 2 und 3 und gibt diesen an den Ladungsverstärker 100 aus. Der Ladungsver­ stärker 100 transformiert den Eingangsstrom in eine Spannung. Die automatische Verstärkungssteuerung (AGC) 101 steuert die von dem Ladungsverstärker 100 ausgegebene Spannung auf Kon­ stanz und führt eine konstante Spannung der Ansteuerelektrode 320 zu, wodurch die selbsterregten Oszillationen der Zinken 2 und 3 induziert werden.

Die Oszillationsenergie des Ansteuerungsoszillators 1 ist darin eingeschlossen, so daß die Zinken 6 und 7 des Meßoszil­ lators 5 kaum schwingen. Das Ausgangssignal oder Rauschen der Aufnahmeelektroden 322 und 323 ist daher sehr gering. Dies beruht darauf, daß der den Ansteuerungsoszillator 1 und den Meßoszillator 5 verbindende Torsionsbalken 9 eine kleinere Breite als die Oszillatoren 1 und 5 hat, welches dazu dient, insbesondere Schwingungen in der y-Achsenrichtung als die an den Meßoszillator 5 zu übertragenden Oszillationen des An­ steuerungsoszillators 1 während der angesteuerten Oszillati­ onsbetriebsart zu verhindern, und weil die Geometrien des An­ steuerungsoszillators 1 und des Meßoszillators 5 so festge­ legt sind, daß sich die Resonanzfrequenz des Ansteuerungsos­ zillators 1 von der des Meßoszillators 5 unterscheidet.

Wenn eine Winkelbewegung dem Winkelgeschwindigkeitssensor um die z-Achse zugeführt wird, wird diese bewirken, daß die Co­ rioliskraft auf die oszillierenden Zinken 2 und 3 des An­ steuerungsoszillators 1 wirken, so daß Kräfte, die einander in der x-Achsenrichtung senkrecht zu der Oszillation des An­ steuerungsoszillators 1 entgegengesetzt sind, den Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zugeführt werden, welches bewirkt, daß eine Verdrehdeformation oder Torsion um die z-Achse auf den Torsionsbalken 9 wirkt. Der Meßoszillator 5 verdreht sich infolgedessen so, daß die Zinken 6 und 7, wie in Fig. 8(a) gezeigt, in entgegengesetzten Richtungen parallel zu der z- Achse oszillieren, welches nachstehend als Erfassungs-Oszil­ lationsbetriebsart bezeichnet wird.

Während der Erfassungs-Oszillationsbetriebsart erzeugen die Aufnahmeelektroden 322 und 323 Ströme proportional zu den Os­ zillationen der Zinken 6 und 7 in der x-Achsenrichtung, d. h. die Winkelgeschwindigkeit der Bewegung des Winkelgeschwindig­ keitssensor, welche wiederum durch die Strom-Spannung-Konver­ ter 202a und 202b in Spannungssignale konvertiert werden. Da die Ausgangssignale der Aufnahmeelektroden 322 und 323 um 180° gegeneinander phasenversetzt sind, ermittelt die Diffe­ rentialschaltung 203 einen Unterschied zwischen den Ausgangs­ signalen der Aufnahmeelektroden 322 und 323 und stellt diesen für den Synchrondetektor 103 bereit. Der Synchrondetektor 103 demoduliert das Eingangssignal auf der Grundlage des Rück­ kopplungssignals von der Phasenschieberschaltung 105, welches wiederum durch das Tiefpaßfilter 104 geglättet wird, um ein Winkelgeschwindigkeitssignal in Form eines Gleichspannungs- Ausgangssignals zu erzeugen.

Der erste Torsionsbalken 9, wie vorstehend beschrieben wurde, hat die Breite W5, die nicht nur kleiner ist als die gesamte Breite des Ansteuerungsoszillators 1 (gleich der Breite W6), sondern auch kleiner ist als der Abstand W4 zwischen den Zin­ ken 2 und 3. Der Torsionsbalken 9 dämpft infolgedessen Oszil­ lationen der Zinken 2 und 3 in der y-Achsenrichtung während der angesteuerten Oszillationsbetriebsart und minimiert die Übertragung derselben auf die Zinken 6 und 7 des Meßoszilla­ tors 5, welches in einer starken Verringerung des von den Aufnahmeelementen 322 und 323 ausgegebenen Rauschens führt.

Auf vergleichbare Art und Weise ist auch die Breite W5 des zweiten Torsionsbalkens 10 kleiner als der Abstand W4 zwi­ schen den Zinken 2 und 3, wodurch die Übertragung ungewollter Schwingungen, die der Basis 13 von außerhalb des Winkelge­ schwindigkeitssensors zugeführt werden, auf die Oszillatoren 1 und 5 minimiert wird.

Darüber hinaus sind der erste und der zweite Torsionsbalken 9 und 10 im wesentlichen zueinander ausgerichtet entlang der z- Achse angeordnet, wodurch Schwingungsübertragungscharakteri­ stiken erhalten werden, die es nur Torsionsschwingungen um die z-Achse erlauben, durch den ersten und den zweiten Torsi­ onsbalken 9 und 10 übertragen zu werden. Dies ermöglicht, daß die durch die auf die Zinken 2 und 3 wirkende Corioliskraft, wenn die Winkelbewegung um die z-Achse dem Winkelgeschwindig­ keitssensor zugeführt wird, erzeugte Schwingungsenergie auf die Zinken 6 und 7 in Form von Torsionsschwingungen wirksam übertragen wird, welches in einem stark verbesserten S/N-Ver­ hältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors resultiert.

Die Geometrie des Oszillationselements G ist, wie vorstehend beschrieben wurde, so festgelegt, daß das Verhältnis XU/XS der Amplitude XU der Oszillation des Ansteuerungsoszillators 1 zu der Amplitude XS der Oszillation des Meßoszillators 5 in der Erfassungs-Oszillationsbetriebsart kleiner als oder gleich 10 ist, welches ebenfalls in einer Verbesserung des S/N-Verhältnisses resultiert.

Das Amplitudenverhältnis XU/XS des Oszillators ist, wie in der im einleitenden Teil dieser Patentanmeldung diskutierten ersten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-278141 be­ schrieben, 10,7. In diesem Fall wird die Amplitude der Schwingung in der x-Achsenrichtung, die aus der dem Ansteue­ rungsoszillator zugeführten Corioliskraft resultiert, klein sein, so daß infolgedessen eine kleine Amplitude der Oszilla­ tion des Meßoszillators resultiert. Dasselbe gilt für den Fall, in dem der Ansteuerungsoszillator außerhalb des Meßos­ zillators angeordnet ist. Insbesondere bewirkt eine Zunahme des Verhältnisses XU/XS, daß die Empfindlichkeit des Winkel­ geschwindigkeitssensors verringert wird.

Fig. 10 repräsentiert den Zusammenhang zwischen dem Amplitu­ denverhältnis XU/XS und der Empfindlichkeit des Winkelge­ schwindigkeitssensors dieses Ausführungsbeispiels (d. h. der Amplitude der Schwingung des Meßoszillators 5). Das Empfind­ lichkeitsverhältnis der Ordinatenachse repräsentiert ein Ver­ hältnis der Amplitude der Schwingung der Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 dieses Ausführungsbeispiels zu der Amplitude der Schwingung einer zweizinkigen Abstimmgabel M, wie sie als Referenzstück in Fig. 9 dargestellt ist, erzeugt wenn eine dynamische Last entsprechend der auf die Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 dieses Ausführungsbeispiels wirken­ den Corioliskraft zugeführt wird. Das Amplitudenverhältnis XU/XS wird durch Ändern des Abstands zwischen den Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 (d. h. der in Fig. 2 ge­ zeigten Breite W4) innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 5 mm geändert. Das Diagramm zeigt, daß eine Abnahme des Amplitu­ denverhältnisses XU/XS dazu führt, daß die Empfindlichkeit erhöht wird. Im einzelnen bewirkt die Verringerung des Ampli­ tudenverhältnisses XU/XS, daß die aus der Corioliskraft re­ sultierende Schwingungsenergie über den Ansteuerungsoszilla­ tor 1 und den Meßoszillator 5 verteilt wird, welches in einer starken Zunahme der Empfindlichkeit des Winkelgeschwindig­ keitssensors resultiert.

Die Verringerung des Amplitudenverhältnisses XU/XS kann durch Verringern des Verhältnisses WS/WU des Abstands WS, wie in Fig. 2 gezeigt, zwischen den Zinken 6 und 7 des Meßoszilla­ tors 5 zu dem Abstand WU zwischen den Zinken 2 und 3 des An­ steuerungsoszillators 1 erzielt werden.

Eine Verringerung des Amplitudenverhältnisses XU/XS, d. h. das Bringen der Amplituden der Oszillationen des Ansteuerungsos­ zillators 1 und des Meßoszillators 5 in der x-Achsenrichtung in Übereinstimmung, erfordert das Bringen der Längen von Ab­ schnitten der Oszillatoren 1 und 5 senkrecht zu der Drehachse (d. h. der z-Achse) in Übereinstimmung, d. h. Verringern des Abstandsverhältnisses WS/WU des Abstands WS zwischen den Zin­ ken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zu dem Abstand WU zwischen den Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 vom Stand­ punkt der Übereinstimmung von Messungen der Leichtigkeit von Drehschwingungen der Oszillatoren 1 und 5 (d. h. Übereinstim­ mung von Trägheitsmomenten der Oszillatoren 1 und 5) aus ge­ sehen. Der Zusammenhang zwischen dem Abstandsverhältnis WS/WU und dem Amplitudenverhältnis XU/XS ist in Fig. 11 darge­ stellt. Das Diagramm zeigt, daß das Abstandsverhältnis WS/WU bevorzugt kleiner als oder gleich 2,5 beträgt zum Erhalten eines gewünschten Werts des Amplitudenverhältnisses XU/XS.

Für die Übereinstimmung von Messungen der Leichtigkeit von Drehschwingungen der Oszillatoren 1 und 5 ist es ebenfalls ratsam, daß der außerhalb des Ansteuerungsoszillators 1 ange­ ordnete Meßoszillator 5 auf der Basis 13 durch den zweiten Torsionsbalken 10 abgestützt wird.

Zum Erhöhen eines dem Meßoszillator 5 zugeführten Maßes an aus der auf den Ansteuerungsoszillator 1 wirkenden Coriolis­ kraft resultierender Torsion oder resultierendem Drehmoment ist es ratsam, daß der Abstand WU zwischen den Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 vergrößert wird und daß ein Verhältnis WU/HU des Abstands WU zu der Breite HU, wie in Fig. 2 gezeigt, jedes der Zinken 2 und 3 größer als oder gleich 2,5 und kleiner als oder gleich 100 ist. Wenn das Ver­ hältnis WS/WU 1,34 beträgt, wurde festgestellt, daß das Amplitudenverhältnis XU/XS einen kleineren Wert von 1,33 zeigt, und daß die Amplitude XS der Oszillation des Meßoszil­ lators 5, die aus der Corioliskraft resultiert, d. h. die Empfindlichkeit des Winkelgeschwindigkeitssensors, das 1,3- fache der der zweizinkigen Abstimmgabel ist, wie in Fig. 9 dargestellt. Experimentell wurde gefundene daß das Amplitu­ denverhältnis XU/XS bevorzugt kleiner als oder gleich 20 ist.

Die Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 und die Zin­ ken 6 und 7 des Meßoszillators 5 haben, wie vorstehend be­ schrieben wurde, dieselbe Breite W1. Die Länge L1 des An­ steuerungsoszillators 1 unterscheidet sich von der Länge L4 des Meßoszillators 5. Dies führt dazu, daß sich die Resonanz­ frequenzen, bei welchen Schwingungen der Oszillatoren 1 und 5 in der y-Achsenrichtung während der angesteuerten Oszillati­ onsbetriebsart erzeugt werden, voneinander unterscheiden, wo­ durch die auf die Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 über­ tragenen Schwingungen der Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsos­ zillators 1 abgeschwächt werden, welches in einer Verbesse­ rung des S/N-Verhältnisses resultiert.

Die Geometrie des Oszillationselements G stellt ein Verhält­ nis fd/fs der Resonanzfrequenz fd der Zinken 2 und 3 zu der Resonanzfrequenz fs der Zinken 6 und 7 von 1,04 bereit, wo­ durch die Interferenz der Oszillation des Ansteuerungsoszil­ lators 1 in der angesteuerten Oszillationsbetriebsart mit der Oszillation des Meßoszillators 5 in der Erfassungs-Oszillati­ onsbetriebsart minimiert wird, welches in einer Verbesserung des S/N-Verhältnisses resultiert.

Die in dieser Patentanmeldung benannten Erfinder haben expe­ rimentell gefunden, daß das Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs bevorzugt in einem Bereichs zwischen 0,8 und 0,99 (d. h. 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99) oder einem Bereichs zwischen 1,01 und 1,2 (d. h. 1,01 ≦ fd/fs ≦ 1,2) liegt.

Die Oszillatoren 1 und 5 können alternativ aus PZT, Lithium- Niobat oder La₃Ga₅SiO₂₀ hergestellt und unter Verwendung eines Substratzerteilverfahrens maschinell bearbeitet sein.

Es ist ratsam, daß die Breite W1 jedes der Zinken 2, 3, 6 und 7 0,01 mm bis 5 mm beträgt, vom Standpunkt einer brauchbaren Größe, der Einfachheit der maschinellen Bearbeitung und der Ansteuerungsfrequenz des Winkelgeschwindigkeitssensors aus gesehen. Es ist ferner ratsam, daß die Dicke der Oszillatoren 1 und 5 größer als die halbe Breite W1 und kleiner die dop­ pelte Breite W1 ist, d. h. 0,005 bis 10 mm beträgt.

Die vorstehenden maßbezogenen und elektrischen Anforderungen gelten für mehrere Ausführungsbeispiele, wie nachstehend be­ schrieben werden wird.

Fig. 12 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieselben Bezugszeichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beziehen sich auf dieselben Teile, so daß eine Erklärung derselben hier weggelassen wird.

Der Ansteuerungsoszillator 1 und der Meßoszillator 5 sind U- förmig. Der Ansteuerungsoszillator 1 ragt nach oben aus dem Meßoszillator 5 hervor.

Das Oszillationselement G besteht aus einem einzigen Stück piezoelektrischen Materials, wie beispielsweise PZT (Blei- Zirkonat-Titanat) und ist durch Zerteilen maschinell bearbei­ tet. Die Zinken 2, 3, 6 und 7 sind in der x-Achsenrichtung gleichmäßig polarisiert, wie durch weiße Pfeile in der Zeich­ nung angegeben.

Das Verbindungselement 11 ist an das Distanzstück 12 ge­ schweißt. Das Distanzstück 12 ist ebenfalls an die Basis 13 geschweißt.

Die Geometrie des Oszillationselements G ist, vergleichbar zu dem ersten Ausführungsbeispiel, derart festgelegt, daß drei Bedingungen erfüllt sind: (1) daß das Verhältnis XU/XS der Amplitude XU der Oszillation der Zinken 2 und 3 des Ansteue­ rungsoszillators 1 zu der Amplitude XS der Oszillation der Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 kleiner als oder gleich 10 ist, (2) daß sich die Resonanzfrequenz fd der Zinken 2 und 3 für die Schwingung in der y-Achsenrichtung von einer Reso­ nanzfrequenz fd0 der Zinken 6 und 7 für die Schwingung in der y-Achsenrichtung unterscheidet, und (3) daß das Resonanzfre­ quenzverhältnis fd/fs der Resonanzfrequenz fd der Zinken 2 und 3 zu einer Resonanzfrequenz fs der Zinken 6 und 7 für die Schwingung in der x-Achsenrichtung in einem gegebenen Bereich liegt.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel von Messungen des Oszillationsele­ ments G gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die Länge L1 jedes der Zinken 2 und 3 beträgt 9 mm. Die Länge L2 des Verbindungselements 4 beträgt 2 mm. Die Länge L3 des ersten Torsionsbalkens 9 beträgt 1,0 mm. Die Länge L4 jedes der Zinken 6 und 7 beträgt 11 mm. Die Länge L5 des Verbin­ dungselements 8 beträgt 2,0 mm. Die Länge L6 des zweiten Tor­ sionsbalkens 10 beträgt 1,0 mm.

Die Breite W1 jedes der Zinken 2, 3, 6 und 7 beträgt 1,2 mm. Die Abstände zwischen den Zinken 2 und 6 und zwischen den Zinken 3 und 7 (d. h. die Breiten W2 und W3 von Schlitzen) be­ tragen jeweils 0,4 mm. Der Abstand W4 zwischen den Zinken 2 und 3 beträgt 4,0 mm. Die gesamte Breite des Oszillators 1 beträgt infolgedessen 9,6 mm. Die Breite W5 jedes der Torsi­ onsbalken 9 und 10 beträgt 1,4 mm. Die Breite W6 des Verbin­ dungselements 4 beträgt 3,5 mm. Das Verhältnis WS/WU des Ab­ stands WU zwischen longitudinalen Mittenlinien der Zinken 2 und 3 zu dem Abstand WU zwischen longitudinalen Mittenlinien der Zinken 6 und 7 beträgt näherungsweise 1,6. Die Breiten WS der Torsionsbalken 9 und 10 können alternativ unterschiedlich sein.

Der Ansteuerungsoszillator 1 weist, wie in Fig. 14(a) ge­ zeigt, die Ansteuerelektrode 20 und die innerhalb der Ansteu­ erelektrode angeordnete Überwachungselektrode 21 auf. Die An­ steuerelektrode 20 erstreckt sich von einer äußeren Seite der Fläche X des Zinkens 2 zu einer äußeren Seite der Fläche X des Zinkens 3 über das Verbindungselement 4. Die Überwa­ chungselektrode 21 erstreckt sich von einer inneren Seite der Fläche X1 des Zinkens 2 zu einer inneren Seite der Fläche X des Zinkens 3 über das Verbindungselement 4.

Der Meßoszillator 5 weist, wie in Fig. 14(a), 14(b) und 14(c) gezeigt, Aufnahmeelektroden 22, 23 und 24 auf. Die Aufnah­ meelektrode 22 nimmt den größten Teil der Fläche Y1 des Zin­ kens 7 ein. Auf vergleichbare Art und Weise nehmen die Auf­ nahmeelektroden 23 und 24 den größten Teil der Fläche X1 des Zinkens 6 bzw. den größten Teil der Fläche X2 des Zinkens 6 ein. Die Aufnahmeelektroden 22, 23 und 24 sind durch Leitun­ gen 25, 26 und 27 miteinander verbunden. Im einzelnen sind die Aufnahmeelektroden 22 und 23 durch die auf der Fläche Y1 des Zinkens 7 ausgebildete Leitung 25 und die auf der Fläche X1 des Verbindungselements 8 ausgebildete Leitung 26 verbun­ den. Die Aufnahmeelektroden 23 und 24 sind durch die Leitung 27 verbunden, wie in Fig. 14(d) gezeigt, die auf der Fläche Y2 des Zinkens 6 ausgebildet ist.

Gemeinsame Elektroden 28, 29, 30 und 31 sind, wie in Fig. 14(a), 14(b) und 14(d) gezeigt, bereitgestellt zum Entwickeln eines Referenzpotentials für die Ansteuer-, Überwachungs- und Aufnahmeelektroden, wie vorstehend beschrieben wurde. Die ge­ meinsame Elektrode 28 ist auf im wesentlichen der gesamten Fläche X1 des Zinkens 7 ausgebildet. Die gemeinsame Elektrode 29 ist auf im wesentlichen der gesamten Fläche X2 des An­ steuerungsoszillators 1 ausgebildet. Die gemeinsame Elektrode 30 nimmt den größten Teil der Flächen X2 des Zinkens 7 und des Verbindungselements 8 ein. Die gemeinsame Elektrode 31 nimmt den größten Teil der Fläche Y2 des Zinkens 6 ein. Die gemeinsamen Elektroden 28 bis 31 sind miteinander durch Lei­ tungen 32, 33, 34 und 35 verbunden. Die gemeinsamen Elektro­ den 28 und 30 sind durch die Leitung 32 verbunden, wie in Fig. 14(c) gezeigt, die auf der Fläche Y1 des Zinkens 7 aus­ gebildet ist. Die gemeinsamen Elektroden 29 und 30 sind durch die Leitung 33 verbunden, wie in Fig. 14(b) gezeigt, die auf der Fläche X2 des Torsionsbalkens 9 ausgebildet ist. Die ge­ meinsamen Elektroden 30 und 31 sind durch die Leitungen 34 und 35 verbunden, wie in Fig. 14(b) und 14(d) gezeigt, die auf der Fläche X2 des Verbindungselements 8 bzw. der Fläche Y2 des Zinkens 6 ausgebildet sind.

Das Verbindungselement 8 weist Anschlußelektroden 36 und 37 auf, die auf der Fläche X1 ausgebildet sind. Die Anschluße­ lektrode 36 ist mit der Mitte der Leitung 26 verbunden, die zu den Aufnahmeelektroden 22 und 23 führt. Die Anschlußelek­ trode 37 ist mit einem Ende der Leitung 38 verbunden, die zu der gemeinsamen Elektrode 28 führt. Infolgedessen steht die Anschlußelektrode 36 mit den Aufnahmeelektroden 22 bis 24 in Verbindung. Die Anschlußelektrode 37 steht mit den gemeinsa­ men Elektroden 28 bis 31 in Verbindung.

Keine Elektroden sind auf inneren und äußeren Seitenflächen des Ansteuerungsoszillators 1 senkrecht zu den Flächen X1 und Y1 und inneren Flächen des Meßoszillators 5 senkrecht zu den Flächen X1 und Y1 ausgebildet.

Auf der Basis 13 sind die Anschlüsse T1 bis T4 angeordnet, die mit der Ansteuerelektrode 20, der Anschlußelektrode 37, der Überwachungselektrode 21 und der Anschlußelektrode 36 über die Leitungen W1, W2, W3 bzw. W4 in Verbindung stehen.

Fig. 15 zeigt eine Steuerschaltung A10 für den Winkelge­ schwindigkeitssensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Steuerschaltung A10 besteht im wesentlichen aus einer An­ steuerschaltung A11 zum Induzieren einer selbsterregten Os­ zillation der Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 und einer Erfassungsschaltung A12 zum Überwachen der Oszilla­ tionen der Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zum Ermitteln der Winkelgeschwindigkeit der dem Winkelgeschwindigkeitssen­ sor zugeführten Bewegung. Die gemeinsamen Elektroden 28, 29, 30 und 31 sind über die Anschlußelektrode 37 mit der Masse verbunden.

Die Ansteuerschaltung A11 umfaßt einen Ladungsverstärker 100 zum Transformieren eines von der Überwachungselektrode 21 ausgegebenen Stroms in eine Spannung, und eine automatische Verstärkungssteuerung (AGC) 101. Die AGC 101 hält ein Rück­ kopplungssignal von dem Ladungsverstärker 100 auf einer kon­ stanten Spannung und führt diese der Ansteuerelektrode 20 zu.

Die Erfassungsschaltung C12 umfaßt einen Strom-Spannung-Kon­ verter 102 zum Transformieren eines von der mit den Aufnah­ meelektroden 22 bis 24 in Verbindung stehenden Anschluß­ elektrode 36 ausgegebenen Stroms in Spannungen, einen Syn­ chrondetektor 103, ein Tiefpaßfilter 104 und eine Phasen­ schieberschaltung 105 zum Verschieben der Phase des Rückkopp­ lungssignals aus dem Ladungsverstärker 100 um 90°.

Das Ausgangssignal des Strom-Spannung-Konverters 102</ 42969 00070 552 001000280000000200012000285914285800040 0002019902339 00004 42850BOL< wird dem Synchrondetektor 103 zugeführt. Der Synchrondetektor 103 de­ moduliert das Eingangssignal auf der Grundlage des Rückkopp­ lungssignals, dessen Phase durch die Phasenschieberschaltung 105 verschoben ist, und führt es dem Tiefpaßfilter 104 zu. Das Tiefpaßfilter 104 glättet und transformiert das Ausgangs­ signal des Synchrondetektors 103 in eine Gleichspannung und stellt diese als Winkelgeschwindigkeitssignal bereit. Im Betrieb wird eine Wechselspannung parallel zu der Ansteue­ relektrode 20 und der gemeinsamen Elektrode 29 angelegt. Dies veranlaßt, daß elektrische Ladung die Zinken 2 und 3 vor­ spannt, so daß die Zinken 2 und 3, wie in Fig. 7 gezeigt, in der angesteuerten Oszillationsbetriebsart oszillieren. Die Überwachungselektrode 21 erzeugt den Strom proportional zu der Amplitude der Oszillationen der Zinken 2 und 3 und gibt diesen an den Ladungsverstärker 100 aus. Der Ladungsver­ stärker 100 transformiert den Eingangsstrom in die Spannung. Die automatische Verstärkungssteuerung (AGC) 101 steuert die von dem Ladungsverstärker 100 ausgegebene Spannung auf Kon­ stanz und führt eine konstante Spannung der Ansteuerelektrode 20 zu, wodurch die selbsterregten Oszillationen der Zinken 2 und 3 induziert werden. Wenn die Winkelgeschwindigkeit der dem Winkelgeschwindig­ keitssensor zugeführten Bewegung Null (0) ist, schwingen die Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 kaum bzw. nur sehr wenig in der y-Achsenrichtung, so daß die Ausgangssignale der Auf­ nahmeelektroden 22 bis 24, oder Rauschsignale, sehr klein sind. Die Amplitude der Oszillationen der Zinken 6 und 7 be­ trägt etwa 1/20000 derjenigen der Oszillationen der Zinken 2 und 3. Dies beruht darauf, daß die Geometrie des Oszillation­ selements G so festgelegt ist, daß sich die Resonanzfrequen­ zen der Oszillatoren 1 und 5, die Oszillationen in der y- Achsenrichtung induzieren, voneinander unterscheiden. Wenn eine Winkelbewegung dem Winkelgeschwindigkeitssensor um die z-Achse zugeführt wird, wird dies bewirken, daß die Co­ rioliskraft auf die oszillierenden Zinken 2 und 3 des An­ steuerungsoszillators 1 wirkt, so daß Kräfte, die einander in der x-Achsenrichtung senkrecht zu der Oszillation des An­ steuerungsoszillators 1 entgegengesetzt sind, den Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zugeführt werden, welches eine Drehdeformation oder Torsion des Verbindungselements 4 und des Torsionsbalkens 9 um die z-Achse induziert. Die Torsion des Torsionsbalkens 9 veranlaßt den Meßoszillator 5, sich zu verdrehen, um, wie in Fig. 8(a) gezeigt, die Zinken 6 und 7 in der Erfassungs-Oszillationsbetriebsart zu oszillieren. Während der Erfassungs-Oszillationsbetriebsart erzeugen die Aufnahmeelektroden 22 bis 24 einen Strom proportional zu den Oszillationen der Zinken 6 und 7 in der x-Achsenrichtung, d. h. die Winkelgeschwindigkeit der Bewegung des Winkelgeschwin­ digkeitssensors, der wiederum durch den Strom-Spannung-Kon­ verter 102 in ein Spannungssignal konvertiert wird. Das Span­ nungssignal wird dem Synchrondetektor 103 zugeführt und dann von dem Tiefpaßfilter 104 als Winkelgeschwindigkeitssignal in Form eines Gleichspannungs-Ausgangssignals ausgegeben. Die Aufnahmeelektroden 23 und 24 und die gemeinsame Elektrode 31 des Zinkens 6 haben eine umgekehrte positionelle Beziehung zu der Aufnahmeelektrode 22 und den gemeinsamen Elektroden 28 und 30 auf dem Zinken 7. Infolgedessen wird dann, wenn die Zinken 2 und 7 in entgegengesetzten Richtungen oszillieren, dies die Aufnahmeelektroden 22, 23 und 24 veranlassen, inpha­ sige Ströme zu erzeugen. Der erste Torsionsbalken 9 hat, vergleichbar zu dem ersten Ausführungsbeispiel, die Breite W5, die nicht nur kleiner als die gesamte Breite des Ansteuerungsoszillators 1 (gleich der Breite W6), sondern auch kleiner als der Abstand W4 zwischen den Zinken 2 und 3 ist. Der Torsionsbalken 9 dämpft infolge­ dessen Oszillationen der Zinken 2 und 3 in der y-Achsenrich­ tung während der angesteuerten Oszillationsbetriebsart und minimiert deren Übertragung auf die Zinken 6 und 7 des Meßos­ zillators 5, welches in einer starken Verringerung des von den Aufnahmeelektroden 22 bis 24 ausgegebenen Rauschens re­ sultiert. Auf vergleichbare Art und Weise hat auch der zweite Torsions­ balken 10 die Breite W5 kleiner als der Abstand W4 zwischen den Zinken 2 und 3, wodurch die Übertragung ungewollter Schwingungen, die der Basis 13 von außerhalb des Winkelge­ schwindigkeitssensors zugeführt werden, auf die Oszillatoren 1 und 5 minimiert wird. Der erste und der zweite Torsionsbalken 9 und 10 sind im we­ sentlichen zueinander ausgerichtet entlang der z-Achse ange­ ordnet, wodurch Schwingungsübertragungscharakteristiken er­ halten werden, die es nur Torsionsschwingungen um die z-Achse erlauben, durch den ersten und den zweiten Torsionsbalken 9 und 10 übertragen zu werden. Dies ermöglicht, daß die durch die auf die Zinken 2 und 3 wirkende Corioliskraft, wenn die Winkelbewegung um die z-Achse dem Winkelgeschwindigkeitssen­ sor zugeführt wird, erzeugte Schwingungsenergie auf die Zin­ ken 6 und 7 in Form von Torsionsschwingungen wirksam übertra­ gen wird, welches in einem stark verbesserten S/N-Verhältnis des Winkelgeschwindigkeitssensors resultiert. Die Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 und die Zin­ ken 6 und 7 des Meßoszillators 5 haben dieselbe Breite W1. Die Länge L1 des Ansteuerungsoszillators 1 unterscheidet sich von der Länge L4 des Meßoszillators 5. Die Resonanzfrequen­ zen, bei welchen Schwingungen der Oszillatoren 1 und 5 in der y-Achsenrichtung während der angesteuerten Oszillationsbe­ triebsart erzeugt werden, unterscheiden sich infolgedessen voneinander, wodurch auf die Zinken 6 und 7 des Meßoszilla­ tors 5 übertragene, ungewollte Schwingungen der Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 abgeschwächt werden, welches in einer Verbesserung des S/N-Verhältnisses resultiert. Die Geometrie des Oszillationselements G ist so festgelegt, daß ein Verhältnis fd/fs der Resonanzfrequenz fd der Zinken 2 und 3 zu der Resonanzfrequenz fs der Zinken 6 und 7 von 1,13 bereitgestellt wird, wodurch die Interferenz der Oszillation des Ansteuerungsoszillators 1 in der angesteuerten Oszillati­ onsbetriebsart mit der Oszillation des Meßoszillators 5 in der Erfassungs-Oszillationsbetriebsart minimiert wird, wel­ ches in einer Verbesserung des S/N-Verhältnisses resultiert. Es ist ratsam, daß das Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs in einem Bereich zwischen 0,8 und 0,99 liegt. Die Geometrie des Oszillationselements G ist, vergleichbar zu dem ersten Ausführungsbeispiel, so festgelegt, daß das Ver­ hältnis XU/XS der Amplitude XU der Oszillation des Ansteue­ rungsoszillators 1 zu der Amplitude XS der Oszillation des Meßoszillators 5 in der Erfassungs-Oszillationsbetriebsart kleiner als oder gleich 10 ist, woraus ebenfalls eine Verbes­ serung des S/N-Verhältnisses resultiert. Die Verringerung des Amplitudenverhältnisses XU/XS kann durch Verringern des Verhältnisses WS/WU des Abstands WS, wie in Fig. 13 gezeigt, zwischen den Zinken 6 und 7 des Meßoszilla­ tors 5 zu dem Abstand WU zwischen den Zinken 2 und 3 des An­ steuerungsoszillators 1 erzielt werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Abstandsverhältnis WS/WU 1,6. Das Amplitudenverhältnis XU/XS ist 3,1. Das Oszillationselement G kann auf dem Verbindungselement 11 ohne Verwendung des zweiten Torsionsbalkens 10 durch Halten der Unterseite des Meßoszillators 5 (d. h. des Verbindungse­ lements 8) auf dem Verbindungselement 11 unter Verwendung ei­ ner Klammer befestigt werden. Nachstehend wird ein Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, der sich von dem er­ sten und dem zweiten Ausführungsbeispiel nur dadurch unter­ scheidet, daß die Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 wie in Fig. 8(b) gezeigt mit 180° Phasenversatz schwingen und die Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 ebenfalls mit 180° Phasenversatz schwingen, jedoch die Zinken 2 und 6 in derselben Richtung schwingen und die Zinken 3 und 7 in der­ selben Richtung schwingen. Diese Schwingungsbetriebsart wird nachstehend als zweite Erfassungs-Oszillationsbetriebsart be­ zeichnet. Die zweite Erfassungs-Oszillationsbetriebsart wird durch Ver­ ringern der Breite W1 jedes der Zinken 2, 3, 6 und 7 um weni­ ger als in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel er­ reicht. Die Geometrie des Oszillationselements G ist so fest­ gelegt, daß eine Bedingung dahingehend erfüllt ist, daß das Verhältnis XS/XU der Amplitude XS der Oszillation der Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zu der Amplitude XU der Oszilla­ tion der Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1, wel­ ches zu dem Verhältnis XU/XS in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel invers ist, kleiner als oder gleich 10 ist, mit denselben Bedingungen (2) und (3) in dem ersten und dem zweiten Zustand bzw. Ausführungsbeispiel. Falls die Länge der Zinken 6 und 7 gemäß diesem Ausführungs­ beispiel identisch zu der in dem ersten und dem zweiten Aus­ führungsbeispiel ist, wird die Resonanzfrequenz der Zinken 6 und 7 in der zweiten Erfassungs-Oszillationsbetriebsart nied­ riger sein als diejenige in der vorstehend genannten ersten Erfassungs-Oszillationsbetriebsart. Der Winkelgeschwindig­ keitssensor gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann infolgedes­ sen in einem Fall verwendet werden, in dem der Sensor mit ei­ ner niedrigeren Frequenz in Schwingung versetzt werden muß. Fig. 16 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, der einen Aufbau derart auf­ weist, daß das Oszillationselement G auf einem Rahmen 52 un­ ter Verwendung zweier Torsionsbalken 50 und 51 abgestützt ist. Dieselben Bezugszeichen wie in den vorangehenden Ausfüh­ rungsbeispielen verwendet beziehen sich auf dieselben Teile, so daß eine Erklärung derselben im einzelnen hier weggelassen wird. Der Ansteuerungsoszillator 1 und der Meßoszillator 5 haben im wesentlichen denselben Aufbau wie in Fig. 12 gezeigt. Der Torsionsbalken 51 verbindet das Verbindungselement 4 und ein oberes Ende des Rahmens 52 durch einen Anschluß- bzw. Verbin­ dungsblock 51a. Der Torsionsbalken 50 verbindet das Verbin­ dungselement 8 und ein unteres Ende des Rahmens 52 durch ei­ nen Verbindungsblock 50a. Die Torsionsbalken 50, 51 und 9 sind zueinander ausgerichtet auf der z-Achse angeordnet. Je­ der der Torsionsbalken 9, 50 und 51 hat eine Breite kleiner als der Abstand zwischen den Zinken 2 und 3 des Ansteue­ rungsoszillators 1. Das Oszillationselement G ist aus einem einzigen Stück eines piezoelektrischen Materials wie beispielsweise einem X-ge­ schnittenen Kristall gefertigt und durch Zerteilen maschinell bearbeitet. Der Rahmen 52 ist aus einem Glasmaterial gefertigt und che­ misch an die Verbindungsblöcke 50a und 51a gebondet bzw. mit diesen verbunden, um es dem Oszillationselement G zu ermögli­ chen, in beliebigen Richtungen zu schwingen. Das Oszillationselement G kann entweder in der ersten Erfas­ sungs-Oszillationsbetriebsart, wie in Fig. 8(a) gezeigt, oder in der zweiten Erfassungs-Oszillationsbetriebsart, wie in Fig. 8(b) gezeigt, schwingen, jedoch wird in der nachfolgen­ den Diskussion angenommen, daß das Oszillationselement G in der zweiten Erfassungs-Oszillationsbetriebsart schwingt. Der Ansteuerungsoszillator 1 weist, wie in Fig. 17(a) ge­ zeigt, Ansteuerelektroden 60 und 61, die an außenliegenden Abschnitten der Flächen X1 der Zinken 2 und 3 ausgebildet sind, und eine Überwachungselektrode, die an einem innenlie­ genden Abschnitt der Fläche X1 des Zinkens 3 ausgebildet ist, auf. Der Meßoszillator 5 weist, wie in Fig. 17(c) und 17(d) ge­ zeigt, Aufnahmeelektroden 63 und 64 auf, die auf der Fläche Y1 und der Fläche Y2 der Zinken 6 bzw. 7 ausgebildet sind. Die Ansteuerelektroden 60 und 61 sind mit einer Anschlußelek­ trode 67 verbunden, die auf dem Verbindungsblock 51a durch eine auf dem Verbindungselement 4 ausgebildete Leitung 65 und eine auf dem Torsionsbalken 51 ausgebildete Leitung 66 ausge­ bildet sind. Die Überwachungselektrode 62 ist mit einer auf dem Verbindungsblock 51a durch eine sich über das Verbin­ dungselement 4 und den Torsionsbalken 51 erstreckende Leitung 68 ausgebildeten Anschlußelektrode 69 verbunden. Die Aufnahmeelektrode 63 ist mit einer auf dem Verbindungs­ block 50a durch eine auf der Fläche Y1 des Zinkens 7 ausge­ bildete Leitung 70 und eine auf den Flächen X1 des Verbin­ dungselements 8 und des Torsionsbalkens 50 ausgebildete Lei­ tung 71 hergestellten Anschlußelektrode 72 verbunden. Die Aufnahmeelektrode 64 ist mit einer auf dem Verbindungsblock 50a durch eine auf der Fläche Y2 des Zinkens 6 ausgebildete Leitung 73 und eine auf den Flächen X1 des Verbindungsele­ ments 8 und des Torsionsbalkens 50 ausgebildete Leitung 74 hergestellten Anschlußelektrode 75 verbunden. Gemeinsame Elektroden 76, 77, 78, 79 und 80 sind, wie in Fig. 17(a) und 17(b) gezeigt, auf den Flächen X1 und X2 des Oszil­ lationselements G ausgebildet, um ein Referenzpotential für die Ansteuer-, Überwachungs- und Aufnahmeelektroden zu ent­ wickeln, wie vorstehend beschrieben wurde. Die gemeinsame Elektrode 76 erstreckt sich von dem Zinken 6 zu dem Zinken 7 über das Verbindungselement 8. Die gemeinsame Elektrode 77 erstreckt sich von dem Zinken 2 zu dem Zinken 3 über das Verbindungselement 4. Die gemeinsame Elektrode 78 nimmt den größten Teil der Fläche X2 des Zinkens 7 ein. Die gemeinsame Elektrode 79 nimmt den größten Teil der Fläche X2 des Zinkens 6 ein. Die gemeinsame Elektrode 80 ist auf einem innenliegenden Abschnitt der Fläche X1 des Zinkens 2 ausge­ bildet und ist, wie in Fig. 16 gezeigt, über eine auf einer innenliegenden Fläche des Zinkens 2 ausgebildete Kurzschluße­ lektrode 80a mit der gemeinsamen Elektrode 77 verbunden. Die gemeinsamen Elektroden 77 bis 79 sind durch eine Leitung 81, die auf den Verbindungselementen 4 und 8 und dem Torsi­ onsbalken 9 ausgebildet ist, miteinander verbunden. Die ge­ meinsamen Elektroden 78 und 76 sind durch eine auf der Fläche Y1 des Zinkens 7 ausgebildete Leitung 82 verbunden. Die ge­ meinsamen Elektroden 79 und 76 sind durch eine auf der Fläche Y2 des Zinkens 6 ausgebildete Leitung 83 verbunden. Die gemeinsame Elektrode 76 ist mit einer Anschlußelektrode 85 verbunden, die auf dem Verbindungsblock 50a durch eine sich über einen unteren Abschnitt des zweiten Verbindungsele­ ments 8, den Torsionsbalken 50 und den Verbindungsblock 50a erstreckende Leitung 84 ausgebildet ist. Infolgedessen steht die Anschlußelektrode 67 elektrisch mit den Ansteuerelektroden 60 und 61 in Verbindung. Die Anschlu­ ßelektrode 69 steht elektrisch mit der Überwachungselektrode 62 in Verbindung. Die Anschlußelektrode 72 steht elektrisch mit der Aufnahmeelektrode 63 in Verbindung. Die Anschlußelek­ trode 75 steht elektrisch mit der Aufnahmeelektrode 64 in Verbindung. Die Anschlußelektrode 85 steht elektrisch mit sämtlichen gemeinsamen Elektroden 76 bis 80 in Verbindung. Die Anschlußelektroden 67 bis 85 verbinden zu einer Steuer­ schaltung B10, wie in Fig. 18 gezeigt, durch Drahtbondung. Sämtliche Elektroden 60 bis 85 werden durch Aufdampfen einer Beschichtung von Cr oder Au erzeugt. Die Steuerschaltung B10 umfaßt, wie in Fig. 18 gezeigt, eine Ansteuerschaltung B11 und eine Erfassungsschaltung B12. Die Ansteuerschaltung B11 hat denselben Aufbau wie diejenige der Ansteuerschaltung A11 in Fig. 15. Der Ladungsverstärker 100 empfängt ein Ausgangssignal der Überwachungselektrode 62 über die Anschlußelektrode 69. Die automatische Verstärkungssteue­ rung (AGC) 101 gibt ein Konstantspannungssignal an die An­ steuerelektroden 60 und 61 durch die Anschlußelektrode 67 aus. Die Erfassungsschaltung B12 hat denselben Aufbau wie diejenige der Erfassungsschaltung C12 in Fig. 6. Die Strom- Spannung-Konverter 202a und 202b empfangen Ausgangssignale der Aufnahmeelektroden 63 und 64 durch die Anschlußelektroden 72 bzw. 75. Die Anschlußelektrode 85 ist über die Steuer­ schaltung B11 mit der Masse verbunden. Die Funktionsweisen des Winkelgeschwindigkeitssensors und der Steuerschaltung B10 sind identisch zu denjenigen der vorste­ henden Ausführungsbeispiele, so daß eine Erklärung derselben im einzelnen hier weggelassen wird. Wenn dem Winkelgeschwindigkeitssensor eine Winkelbewegung zu­ geführt wird, schwingt, wie vorstehend beschrieben wurde, der Meßoszillator 5 in der zweiten Erfassungs-Oszillationsbe­ triebsart, wie in Fig. 8(b) gezeigt. Die Schwingung des Meß­ oszillators 5 in der zweiten Erfassungs-Oszillationsbetriebs­ art wird durch Einstellen des Abstandsverhältnisses WS/WU des Abstands WS zwischen den Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zu dem Abstand WU zwischen den Zinken 2 und 3 des Ansteue­ rungsoszillators 1 derart, daß das Verhältnis XS/XU der Amplitude XS der Oszillation des Meßoszillators 5 in der zweiten Erfassungs-Oszillationsbetriebsart zu der Amplitude XU der Schwingung des Ansteuerungsoszillators 1 kleiner als oder gleich 10 ist. Das Oszillationselement G wird, wie vorstehend beschrieben wurde, auf dem Rahmen 52 an zwei Abstützpunkten unter Verwen­ dung der beiden Torsionsbalken 50 und 51 gehalten und ist da­ her einem solchen, das an einem einzigen Abstützpunkt gehal­ ten wird, hinsichtlich der Stoßfestigkeit überlegen. Das Os­ zillationselement G kann aus einem Z-geschnittenen Kristall hergestellt und durch Ätzen maschinell bearbeitet sein. Fig. 19 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, der einen Aufbau dahingehend hat, daß der Ansteuerungsoszillator 1 und der Meßoszillator 5 aus separaten piezoelektrischen Elementen hergestellt und durch den Torsionsbalken 9 aneinander befestigt sind. Diesel­ ben Bezugszeichen wie in den vorangehenden Ausführungsbei­ spielen verwendet beziehen sich auf dieselben Teile, so daß eine Erklärung derselben im einzelnen hier weggelassen wird. Der erste Torsionsbalken 9 ist aus einem einzigen Stück hoch­ festen Metalls wie beispielsweise einer 42 Legierung herge­ stellt und hat Anschlußbereiche bzw. Flansche 9a und 9b an oberen und unteren Enden desselben. Die Breite jedes der Flansche 9a und 9b ist im wesentlichen gleich der Breite des Verbindungselements 4. Der Flansch 9a ist mit dem Verbin­ dungselement 4 verklebt, und der Flansch 9b ist mit dem Ver­ bindungselement 8 verklebt, um die Oszillatoren 1 und 5 mit­ einander zu verbinden. An einem Ende des zweiten Torsionsbalkens 10 ist ein Montage­ block 10a ausgebildet, der mit dem Verbindungselement 8 ver­ klebt ist, und an dem anderen Ende ist das Verbindungselement 11 ausgebildet, das über das Distanzstück 12 mit der Basis 13 verschweißt ist. Die Breite des Montageblocks 10a ist im we­ sentlichen dieselbe wie diejenige des Verbindungselements 8. Der erste und der zweite Torsionsbalken 9 und 10 sind, ver­ gleichbar zu den-vorstehenden Ausführungsbeispielen, entlang der z-Achse zueinander ausgerichtet angeordnet. Auf dem Oszillationselement G ausgebildete Elektroden sind, wie in Fig. 20(a) bis 21(d) erkennbar ist, im wesentlichen identisch zu denjenigen des in Fig. 14(a) bis 14(d) gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels, jedoch sind die gemeinsamen Elektroden 29 und 30 durch den leitenden Torsionsbalken 9 oh­ ne Verwendung der Leitung 33 gemäß Fig. 14(b) elektrisch mit­ einander verbunden. Die Ausbildung jeder Elektrode wird durch Aufbacken einer Silberelektrodenschicht auf das Oszillations­ element G erreicht. Eine in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Steuerschaltung ist identisch zu der Steuerschaltung A10 in Fig. 15, so daß eine Erklärung des Aufbaus und der Funktionsweise der Steuer­ schaltung hier weggelassen wird. Der Torsionsbalken 9 besteht, wie vorstehend beschrieben wur­ de, aus Metall und kann somit in seinen Maßen verkleinert werden, ohne dessen mechanische Festigkeit im Vergleich zu einem aus einem piezoelektrischen Material hergestellten Tor­ sionsbalken zu opfern. Dies ermöglicht, mehr Schwingungsener­ gie des Ansteuerungsoszillators 1 als in den vorangehenden Ausführungsbeispielen in diesen einzuschließen, ohne daß die­ se auf den Meßoszillator 5 übertragen wird, woraus eine wei­ tere Verbesserung des S/N-Verhältnisses resultiert. Fig. 22 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel, der eine Modifikation des vier­ ten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14 ist und einen Aufbau hat, bei dem ein zweiter Torsionsbalken 90 nahe dem Zentrum des gesamten Oszillationselements G abstützt. Der zweite Torsionsbalken 90 ist einstückig bzw. integral mit dem Verbindungselement 4 ausgebildet und erstreckt sich bis zu der Mitte der Zinken 2 und 3 in deren Längsrichtung ent­ lang der z-Achse in Ausrichtung mit dem Torsionsbalken 9. Der zweite Torsionsbalken 90 weist einen Anschlußblock 90a auf, der an einem Rahmen oder einer Basis wie beispielsweise der in Fig. 16 oder 19 gezeigten befestigt ist, um das gesamte Oszillationselement G abzustützen und es diesem zu ermögli­ chen, in beliebigen Richtungen zu schwingen. Das Oszillationselement G ist aus einem einzigen Stück eines piezoelektrischen Materials wie beispielsweise Kristall ge­ fertigt. Der Aufbau und die Anordnung von Elektroden sind im wesentli­ chen dieselben die diejenigen in dem vierten Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 16, mit der Ausnahme, daß die Anschlußelek­ troden 72, 75 und 85 an einem unteren Abschnitt des Verbin­ dungselements 8 ausgebildet sind und sich die Leitungen 71, 74 und 84 nur über das Verbindungselement 8 erstrecken. Der zweite Torsionsbalken 90 stützt, wie vorstehend beschrie­ ben wurde, nahe dem Zentrum des gesamten Oszillationselements G ab, stützt also, mit anderen Worten ausgedrückt, nahe dem Schwerpunkt des Oszillationselements G ab, woraus infolgedes­ sen eine Erhöhung des Widerstands gegenüber Stöße von außen resultiert und wodurch ermöglicht wird, den Torsionsbalken 90 im Vergleich zu dem ersten bis dritten und fünften Ausfüh­ rungsbeispiel zu verlängern, um das Amplitudenverhältnis XU/XS oder XS/XU zu verringern oder die Empfindlichkeit des Winkelgeschwindigkeitssensors zu erhöhen. Fig. 23 zeigt eine Modifikation des Oszillationselements G. Das gezeigte Oszillationselement G weist einen Tragrahmen auf, der aus dem Verbindungselement 8, einem Paar von verti­ kalen Streifenelementen 15a und 15b und dem horizontalen Streifenelement 16 besteht. Die Streifenelemente 15a und 15b erstrecken sich ausgehend von Enden des Verbindungselements 8 in einer Richtung entgegengesetzt zu den Zinken 6 und 7 in Ausrichtung mit den Zinken 6 bzw. 7. Der zweite Torsionsbalken 10 und der dritte Torsionsbalken 17 erstrecken sich von dem Verbindungselement 8 und dem horizon­ talen Streifenelement 16 ausgehend in Ausrichtung zueinander entlang der z-Achse und verbinden zu dem Verbindungsblock 11. Die vertikalen Streifenelemente 15a und 15b, das horizontale Streifenelement 16, der zweite und der dritte Torsionsbalken 10 und 17 und der Verbindungsblock 11 sind einstückig bzw. integral mit dem Oszillationselement G ausgebildet. Fig. 24(a) bis Fig. 26 zeigen Elektroden, die an dem Oszilla­ tionselement G installiert sind. Eine Ansteuerelektrode 420 ist auf den Flächen X1, X2, Y3 und Y4 des Zinkens 3 und den Flächen Y5 und Y6 des Zinkens 2 aus­ gebildet, erstreckt sich, wie in Fig. 24(a) gezeigt, über den ersten Torsionsbalken 9, das zweite Verbindungselement 8 und den zweiten Torsionsbalken 10 und führt zu einer auf dem Ver­ bindungsblock 11 ausgebildeten Anschlußelektrode 420a. Eine Überwachungselektrode 421 ist auf den Flächen X1, X2, Y5 und Y6 des Zinkens 2 und den Flächen Y3 und Y4 des Zinkens 3 aus­ gebildet, erstreckt sich, wie in Fig. 24(a) gezeigt, über das vertikale Streifenelement 15b und führt zu einer auf dem Ver­ bindungsblock 11 ausgebildeten Anschlußelektrode 421a. Eine Aufnahmeelektrode 422 ist über die Flächen X1, X2, Y1, Y2, Y7 und Y8 der Meßelektrode 5 ausgebildet, erstreckt sich, wie in Fig. 26 gezeigt, über die vertikalen Streifenelemente 15a und 15b, das horizontale Streifenelement 16 und den drit­ ten Torsionsbalken 17 und führt, wie in Fig. 24(a) gezeigt, zu einer auf dem Verbindungsblock 11 ausgebildeten Anschluße­ lektrode 422a. Ein Paar von Schirmelektroden (GND) 430 sind auf den Flächen X1, X2, Y1, Y2, Y7 und Y8 ausgebildet, erstrecken sich, wie in Fig. 24(a) gezeigt, über die vertikalen Streifenelemente 15a und 15b, das horizontale Streifenelement 16 und den drit­ ten Torsionsbalken 17 und führen zu einer auf dem Verbin­ dungsblock 11 ausgebildeten Anschlußelektrode 430a. Die Schirmelektroden 430 können als Aufnahmeelektroden oder Hilfsansteuerelektroden verwendet werden. Die Aufnahmeelektrode 422 wie vorstehend beschrieben er­ streckt sich von den Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 aus­ gehend zu dem Verbindungsblock 11 durch die vertikalen Strei­ fenelemente 15a, 15b und 16, woraus infolgedessen ein vergrö­ ßerter Abstand zwischen der Aufnahmeelektrode 422 und der An­ steuerelektrode 420 resultiert, welches dazu dient, in einem Ausgangssignal der Aufnahmeelektrode 422 enthaltenes elektri­ sches Rauschen zu reduzieren. Der Ansteuerungsoszillator 1 und der Meßoszillator 5 können alternativ umgekehrt bzw. vertauscht werden. Im einzelnen können die inneren Zinken 2 und 3 und die äußeren Zinken 6 und 7 als Meßoszillator bzw. Ansteuerungsoszillator verwendet werden. In den vorstehenden Ausführungsbeispielen haben der erste Torsionsbalken 9 und der zweite Torsionsbalken 10 (50, 51 oder 90) eine Breite kleiner als die gesamte Breite des An­ steuerungsoszillators 1 in der y-Achsenrichtung, es kann je­ doch nur ein Endabschnitt des ersten Torsionsbalkens 9, der zu dem ersten Verbindungselement 4 führt, diese kleinere Breite haben, oder kann alternativ nur ein Endabschnitt des zweiten Torsionsbalkens 10 (50, 51 oder 90), der zu dem zwei­ ten Verbindungsblock 8 oder dem Verbindungsblock 11 (oder 51a) führt, die kleinere Breite haben. Beispiele des erstge­ nannten sind in Fig. 27(a) und 27(b) veranschaulicht. Darüber hinaus ist es ratsam, daß die Breite W5, wie in Fig. 2 gezeigt, jedes des ersten und des zweiten Torsionsbalkens 9 und 10 kleiner als oder gleich 3/5 der Breite W6 des ersten Verbindungselements 4 ist. Dies beruht auf Ergebnissen von Tests, in welchen das Verhältnis XS/XU der Amplitude XS der Oszillation der Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 zu der Amplitude XU der Oszillation der Zinken 2 und 3 des Ansteue­ rungsoszillators 1 für unterschiedliche Werte des Verhältnis­ ses W5/W6 der Breite W5 des ersten Torsionsbalkens 9 zu der Breite W6 des ersten Verbindungselements 4 gemessen wurde. Die Testergebnisse sind in dem Diagramm von Fig. 28 darge­ stellt. Dem Diagramm ist entnehmbar, daß dann, wenn die Brei­ te WS kleiner als oder gleich 3/5 (d. h. 0,6) der Breite W6 ist, ein gewünschter Wert des Amplitudenverhältnisses XS/XU erhalten wird. Dasselbe gilt für die Breite W5 des zweiten Torsionsbalkens 10 und für den Fall, in dem die inneren Zin­ ken 2 und 3 als Meßoszillator und die äußeren Zinken 6 und 7 als Ansteuerungsoszillator verwendet werden. Ferner ist ratsam, daß die Breite L5 des zweiten Verbindung­ selements 8 in der z-Achsenrichtung größer ist als die Breite L1 des ersten Verbindungselements 4. Dies bewirkt, daß das Amplitudenverhältnis XU/XS oder XS/XU verringert wird, woraus eine Verbesserung der Empfindlichkeit des Winkelgeschwindig­ keitssensors resultiert. Die Ansteuerungs- und Meßoszillatoren 1 und 5 sind auf den Flächen X1 und X2 bündig miteinander, können jedoch alterna­ tiv in der x-Richtung gegeneinander versetzt sein. Die Ansteuerelektrode 20 und die Überwachungselektrode 21 in dem zweiten, dritten und fünften Ausführungsbeispiel können vertauscht werden. Die Oszillatoren 1 und 5 und die Torsionsbalken 9, 10, 50, 51 und 90 können jeder als einzelnes separates Element ausgebil­ det werden, wie in dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 19. Falls die Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 und die Zinken 6 und 7 des Meßoszillators 5 nicht symmetrisch in Schwingung versetzt werden müssen, können die Torsionsbalken 9, 10, 50, 51 und 90 dezentral angeordnet oder gegenüber der z-Achse (d. h. der longitudinalen Mittenlinie der Oszillato­ ren 1 und 5) verschoben werden. Die Oszillatoren 1 und 5 sind nicht auf die U-Form be­ schränkt, sondern können V-förmig sein, wie in Fig. 29 ge­ zeigt. Fig. 30 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, der eine Modifikation des zwei­ ten Ausführungsbeispiels, wie in Fig. 12 gezeigt, ist, und sich von diesem dadurch unterscheidet, daß die Zinken 2 und 3 des Ansteuerungsoszillators 1 direkt von dem Verbindungsele­ ment 8 ausgehend erstrecken. Die Zinken 2 und 3 sind kürzer als die Zinken 6 und 7, jedoch sind obere Enden der Zinken 2, 3, 6 und 7 bündig miteinander. Das Oszillationselement G ist in einer Richtung polarisiert, wie durch weiße Pfeile in der Zeichnung angegeben. Das Oszillationselement G wird auf der Basis 13 durch den H- förmigen Träger 70 und das Distanzstück 12 abgestützt. Der Träger 70 besteht aus dem Torsionsbalken 10 und dem oberen und dem unteren Verbindungsblock 70a und 70b. Der obere Ver­ bindungsblock 70a ist mit dem Verbindungselement 8 verklebt. Der untere Verbindungsblock 70b ist an die Basis 13 durch das Distanzstück 12 geschweißt. Der Torsionsbalken 10 (d. h. der Träger 70) kann aus Metall hergestellt sein, um die mechani­ sche Festigkeit oder die Widerstandsfähigkeit gegenüber Stö­ ßen zu erhöhen. Fig. 31 zeigt ein Beispiel von Messungen des Oszillationsele­ ments G gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel. Die Länge L1 jedes der Zinken 2 und 3 beträgt 9 mm. Die Länge L2 der Zinken 6 und 7 beträgt 11 mm. Der Abstand L3, d. h. die Summe der Längen der Zinken 6 und 7, und die Breite des Verbindungselements 8 betragen 14 mm. Die Breite L4 des obe­ ren Verbindungsblocks 70a beträgt 1 mm. Die Länge WS des Tor­ sionsbalkens 10 beträgt 1 mm. Die Breite W1 jedes der Zinken 2, 3, 6 und 7 beträgt 1,2 mm. Die Abstände zwischen den Zinken 6 und 2 und zwischen den Zinken 3 und 7 (d. h. die Breiten W2 und W3 von Schlitzen) be­ tragen jeweils 0,4 mm. Der Abstand W4 zwischen den Zinken 2 und 3 beträgt 4,0 mm. Die gesamte Breite des Oszillationsele­ ments G beträgt infolgedessen 9,6 mm. Die Breite W5 des Tor­ sionsbalkens 10 beträgt 2,0 mm. Das Verhältnis WS/WU des Ab­ stands WU zwischen longitudinalen Mittenlinien der Zinken 2 und 3 zu dem Abstand WU zwischen longitudinalen Mittenlinien der Zinken 6 und 7 beträgt näherungsweise 1,6, wodurch, wie vorstehend beschrieben wurde, bewirkt wird, daß das Amplitu­ denverhältnis XU/XS kleiner als oder gleich 10 ist. Dies führt zu einer Verbesserung der Übertragung von Schwingungse­ nergie des Ansteuerungsoszillators 1 auf den Meßoszillator 5, so daß ein höheres S/N-Verhältnis erzielt wird. Die Dicke des Oszillationselements G und des Trägers 70 be­ trägt 1,5 mm. Fig. 32(a) bis 32(d) zeigen Elektroden, die auf dem Oszilla­ tionselement G angeordnet sind. Die gemeinsame Elektrode 30 ist nur auf der Fläche X2 des Zinkens 7 ausgebildet. Die gemeinsame Elektrode 29 ist über den Flächen X2 der Zinken 2 und 3 ausgebildet. Die gemeinsame Elektrode 30 verbindet elektrisch zu der gemeinsamen Elektro­ de 29 durch Leitungen 330 und 340. Die Anordnungen weiterer Elektroden und der Aufbau einer Steuerschaltung sind im we­ sentlichen identisch zu den in Fig. 14(a), 14(c), 14(d) und 15 gezeigten, so daß eine Erklärung derselben im einzelnen hier weggelassen wird. Fig. 33 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem achten Ausführungsbeispiel, der eine Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels, wie in Fig. 16 gezeigt, ist und sich von diesem dadurch unterscheidet, daß das erste Verbindungse­ lement 4 einstückig bzw. integral hergestellt ist oder ohne den Torsionsbalken 9 direkt mit dem zweiten Verbindungsele­ ment 8 verbunden ist. Die gemeinsame Elektrode 77 ist über den Flächen X2 der Zin­ ken 2, 3, 6 und 7 ausgebildet und verbindet zu der gemeinsa­ men Elektrode 76, wie in Fig. 34(a) gezeigt, durch die Lei­ tung 82, wie in Fig. 34(c) gezeigt. Die Anordnungen weiterer Elektroden und der Aufbau einer Steuerschaltung sind im we­ sentlichen identisch zu den in Fig. 17(a), 17(c), 14(d) und 18 gezeigten, so daß eine Erklärung derselben im einzelnen hier weggelassen wird. Fig. 35 zeigt einen Winkelgeschwindigkeitssensor gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel, der eine Modifikation des sech­ sten Ausführungsbeispiels, wie in Fig. 16 gezeigt, ist und sich von diesem dadurch unterscheidet, daß das erste Verbin­ dungselement 4 einstückig bzw. integral hergestellt ist oder ohne den Torsionsbalken 9 direkt mit dem zweiten Verbindung­ selement 8 verbunden ist. Die Elektrodenanordnungen sind im wesentlichen identisch zu denjenigen des achten Ausführungsbeispiels, wie in Fig. 33 bis 34(d) gezeigt, mit der Ausnahme, daß die Anschlußelektro­ den 72, 75 und 85 sowie die Leitungen 71 und 74 auf dem zwei­ ten Verbindungselement 8 ausgebildet sind. Die weiteren Anordnungen sind identisch zu denjenigen des sechsten Ausführungsbeispiels, so daß eine Erklärung dersel­ ben im einzelnen hier weggelassen wird. Fig. 36 zeigt eine Modifikation des Oszillationselements G, welches einen nicht oszillierenden Balken 100 aufweist, der einstückig bzw. integral zwischen den Zinken 2 und 3 ausge­ bildet ist. Diese Struktur sorgt für eine leichte maschinelle Bearbeitbarkeit des Oszillationselements G. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird somit ein Winkelge­ schwindigkeitssensor bereitgestellt, der die Winkelgeschwin­ digkeit einer ein sich bewegendes Objekt beaufschlagenden Be­ wegung mißt und einen Aufbau hat, der das elektrische Rau­ schen eines Ausgangssignals minimiert. Der Winkelgeschwindig­ keitssensor umfaßt allgemein eine erste Abstimmgabel, eine zweite Abstimmgabel und einen Torsionsbalken 9, 10. Die erste Abstimmgabel weist zwei Zinken 2, 3 auf und dient als An­ steuerungsoszillator 1 oder als Meßoszillator 5. Die zweite Abstimmgabel weist zwei Zinken 6, 7 auf, die dich außerhalb der ersten Abstimmgabel in derselben Richtung wie der erste und der zweite Zinken 2, 3 erstrecken und an ihren Enden über einen sich im wesentlichen senkrecht zu den Zinken 2, 3, 6, 7 der ersten und der zweiten Abstimmgabel erstreckenden Steg 4, 8 mit den Enden der Zinken 2, 3 der ersten Abstimmgabel ver­ bunden sind. Der Torsionsbalken 9, 10 erstreckt sich im we­ sentlichen entlang der Mittellinie des Sensors und stützt den Steg auf einer Basis 13 ab. Der Torsionsbalken 9, 10 hat eine Breite kleiner als die gesamte Breite der ersten Abstimmga­ bel, wodurch das Entweichen von Energie einer selbstangereg­ ten Oszillation von dem Ansteuerungsoszillator 1 auf den Meß­ oszillator 5 minimiert und eine wirksame Übertragung von Schwingungsenergie auf den Meßoszillator 5, die durch die aus der Beaufschlagung des Sensors mit einer Winkelbewegung re­ sultierenden Corioliskraft resultiert, erreicht wird.

Claims (47)

1. Winkelgeschwindigkeitssensor zum Messen einer Winkelge­ schwindigkeit einer Winkelbewegung um die z-Achse eines drei­ dimensionalen, durch x-, y- und z-Achsen definierten kartesi­ schen Koordinatensystems, gekennzeichnet durch:
eine erste Abstimmgabel mit einem ersten (2) und einem zweiten (3) Zinken, die sich in der z-Achsenrichtung im we­ sentlichen parallel zu der z-Achse erstrecken und an ihren Enden durch ein erstes Verbindungselement (4) miteinander verbunden sind, wobei die erste Abstimmgabel als Ansteue­ rungsoszillator (1) oder als Meßoszillator (5) dient;
eine zweite Abstimmgabel mit einem dritten (6) und einem vierten (7) Zinken, die sich in der z-Achsenrichtung außer­ halb des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) erstrecken und an ihren Enden durch ein zweites Verbindungselement (8) mit­ einander verbunden sind, wobei die zweite Abstimmgabel als jeweils der verbleibende Ansteuerungsoszillator (1) oder Meß­ oszillator (5) dient;
einen Torsionsbalken (9), der an einem Ende mit dem er­ sten Verbindungselement (4) und an dem anderen Ende mit dem zweiten Verbindungselement (8) verbunden ist, wobei der Tor­ sionsbalken einen Endabschnitt aufweist, der mit dem ersten Verbindungselement (4) verbunden ist, und der Endabschnitt eine Breite kleiner als eine gesamte Breite der ersten Ab­ stimmgabel in der y-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der y-Achse hat;
eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern der ersten Abstimmgabel zum Oszillieren des ersten und des zweiten Zin­ kens (2, 3) in Phasengegensatz in der y-Achsenrichtung; und
eine Winkelgeschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Er­ fassen von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) der zweiten Abstimmgabel in Phasengegensatz in der x- Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse, die aus der dem Winkelgeschwindigkeitssensor während der Oszilla­ tion des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der y- Achsenrichtung zugeführten Winkelbewegung resultieren, um die Winkelgeschwindigkeit der Winkelbewegung zu erfassen.

2. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch einen zweiten Torsionsbalken (10) mit einer Länge in der z-Achsenrichtung, der an einem Ende mit dem er­ sten (4) oder dem zweiten Verbindungselement (8) und an dem anderen Ende mit einer Basis (13) zum Abstützen der ersten und der zweiten Abstimmgabel verbunden ist, um der ersten und der zweiten Abstimmgabel zu ermöglichen, in der y- und der x- Achsenrichtung zu oszillieren, wobei der zweite Torsionsbal­ ken (10) einen Endabschnitt aufweist, der mit dem ersten oder dem zweiten Verbindungselement (4, 8) verbunden ist, welches eine Breite kleiner als die gesamte Breite der ersten Ab­ stimmgabel in der y-Achsenrichtung hat.

3. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel in Bezug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet sind, daß der dritte und der vierte Zinken (6, 7) der zweiten Abstimmgabel in Bezug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet sind, und daß der Torsionsbalken (9) und der zwei­ te Torsionsbalken (10) im wesentlichen in Ausrichtung mit der z-Achse orientiert sind.

4. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Zinken (2, 3, 6, 7) in entgegengesetzten Richtungen im wesentlichen parallel zu der x-Achsenrichtung schwingen, wenn die Winkelbewegung zugeführt wird, und daß die Geometrien der ersten und der zweiten Abstimmgabel sowie des Torsionsbalkens (9, 10) derart festgelegt sind, daß ein Amplitudenverhältnis XU/XS einer Amplitude XU von Oszillatio­ nen des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der x-Ach­ senrichtung zu einer Amplitude XS von Oszillationen des drit­ ten und des vierten Zinkens (6, 7) in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung resultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

5. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Zinken (2, 3, 6, 7) auf einer Seite der z-Achse ange­ ordnet sind und in einer ersten Richtung im wesentlichen par­ allel zu der x-Achse schwingen, während die anderen Zinken auf der anderen Seite der z-Achse in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung schwingen, und daß die Geometrien der ersten und der zweiten Abstimmgabel sowie der Torsionsbalken (9, 10) derart festgelegt sind, daß ein Ampli­ tudenverhältnis XS/XU einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) in der x-Achsen­ richtung zu einer Amplitude XU von Oszillationen des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung resultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

6. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsverhältnis WS/WU eines Ab­ stands WS zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel zu einem Abstand WU zwischen dem dritten und dem vierten Zinken (6, 7) der zweiten Abstimmga­ bel kleiner als oder gleich 2,5 ist.

7. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis WU/HU eines Abstands WU zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel zu einer Breite HU jedes der ersten und zweiten Zinken (2, 3) in einem Bereich zwischen 2,5 und 100 liegt.

8. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der y-Ach­ senrichtung von der des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung unterschei­ det.

9. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs ei­ ner Resonanzfrequenz fd des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung, die aus der Anregung des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) durch die Ansteuerungseinrichtung resultiert, zu einer Resonanzfre­ quenz fs des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelgeschwindigkeit resultiert, innerhalb eines der Berei­ che von 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99 und 1,01 ≦ fd/fs ≦ 1,2 liegt.

10. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Abstimmgabel und der Torsionsbalken (9, 10) aus einem einzigen Stück piezo­ elektrischen Materials gefertigt sind.

11. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsbalken (9, 10) aus einem ein­ zigen Materialstück gefertigt und mit dem ersten und dem zweiten Verbindungselement (4, 8) verklebt ist.

12. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Torsionsbalken (10) mit dem zweiten Verbindungselement (8) verbunden ist und sich in ei­ ner Richtung entgegengesetzt zu dem dritten und dem vierten Zinken (6, 7) erstreckt.

13. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Torsionsbalken (10) mit dem ersten Verbindungselement (4) verbunden ist und sich in der­ selben Richtung wie der erste und der zweite Zinken (2, 3) erstreckt.

14. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch einen dritten Torsionsbalken, der sich von dem ersten Verbindungselement (4) aus in derselben Richtung wie der erste und der zweite Zinken (2, 3) erstreckt, und da­ durch, daß sich der zweite Torsionsbalken (10) von dem zwei­ ten Verbindungselement (8) aus in einer Richtung entgegenge­ setzt zu dem dritten und dem vierten Zinken (6, 7) erstreckt.

15. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch einen zweiten (10) und einen dritten Torsions­ balken und einen Tragrahmen, wobei der Tragrahmen zumindest zwei seitliche Balkenelemente, die sich von dem zweiten Ver­ bindungselement (8) aus in einer Richtung entgegengesetzt zu dem dritten und dem vierten Zinken (6, 7) erstrecken, und ein Verbindungsbalkenelement, das die seitlichen Balkenelemente verbindet, umfaßt, wobei sich der zweite Torsionsbalken (10) in der z-Achsenrichtung von dem zweiten Verbindungselement (8) aus zwischen den seitlichen Balkenelementen des Rahmens erstreckt, sich der dritte Torsionsbalken in der z-Achsen­ richtung von dem Verbindungsbalkenelement des Rahmens aus zwischen den seitlichen Balkenelementen erstreckt, um die er­ ste und die zweite Abstimmgabel auf einer Basis (13) zusammen mit dem zweiten Torsionsbalken (10) abzustützen.

16. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Torsionsbalken (9), der zweite Torsionsbalken (10) und der dritte Torsionsbalken in Ausrich­ tung zueinander erstrecken.

17. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrien der ersten und der zweiten Abstimmgabel sowie des Torsionsbalkens (9) und des zweiten (10) und des dritten Torsionsbalkens derart festgelegt sind, daß ein Amplitudenverhältnis XU/XS einer Amplitude XU von Os­ zillationen des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) in der x-Achsenrich­ tung, die aus der zugeführten Winkelbewegung resultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

18. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Zinken (2, 3, 6, 7) auf einer Seite der z-Achse in einer ersten Richtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse schwingen und die anderen Zinken auf der anderen Seite der z- Achse in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung schwingen, und daß die Geometrien der ersten und der zweiten Abstimmgabel und der Torsionsbalken derart festgelegt sind, daß ein Amplitudenverhältnis XS/XU einer Amplitude XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XU von Oszillatio­ nen des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der x-Ach­ senrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung resultie­ ren, kleiner als oder gleich 10 ist.

19. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsverhältnis WS/WU eines Ab­ stands WS zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel zu einem Abstand WU zwischen dem dritten und dem vierten Zinken (6, 7) der zweiten Abstimmga­ bel kleiner als oder gleich 2,5 ist.

20. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis WU/HU eines Abstands WU zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken der (2, 3) ersten Abstimmgabel zu einer Breite HU jedes der ersten und zweiten Zinken (2, 3) innerhalb eines Bereichs von 2,5 bis 100 liegt.

21. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der y-Ach­ senrichtung von der des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung unterschei­ det.

22. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs ei­ ner Resonanzfrequenz fd des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung, die aus der Anregung des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) durch die Ansteuerungseinrichtung resultiert, zu einer Resonanzfre­ quenz fs des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelgeschwindigkeit resultiert, innerhalb eines der Berei­ che von 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99 und 1,01 ≦ fd/fs ≦ 1,2 liegt.

23. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verbindungselement (8) eine Breite hat, die in der z-Achsenrichtung kleiner ist als die­ jenige des ersten Verbindungselements (4).

24. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes der ersten und der zwei­ ten Zinken (2, 3) und die Breite jedes der dritten und der vierten Zinken (6, 7) in der y-Achsenrichtung kleiner als oder gleich 3/5 der Länge des ersten Verbindungselements (4) in der y-Achsenrichtung sind.

25. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 15, gekenn­ zeichnet durch eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Oszillation der ersten Abstimmgabel, um ein diese anzei­ gendes Signal bereitzustellen, und dadurch, daß die Ansteue­ rungseinrichtung auf der Grundlage des Signals von der Über­ wachungseinrichtung den ersten und den zweiten Zinken (2, 3) anregt, damit diese eine selbstangeregte Oszillation in der y-Achsenrichtung ausführen.

26. Winkelgeschwindigkeitssensor zum Messen einer Winkelge­ schwindigkeit einer Winkelbewegung um die z-Achse eines drei­ dimensionalen, durch x-, y- und z-Achsen definierten kartesi­ schen Koordinatensystems, gekennzeichnet durch:
ein Oszillationselement (G) mit einer ersten Abstimmga­ bel, einer zweiten Abstimmgabel und einem Verbindungselement, wobei die erste Abstimmgabel einen ersten (2) und einen zwei­ ten (3) Zinken aufweist, die sich in der z-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der z-Achse erstrecken, und die er­ ste Abstimmgabel als Ansteuerungsoszillator (1) oder als Meß­ oszillator (5) dient, die zweite Abstimmgabel einen dritten (6) und einen vierten (7) Zinken aufweist, die sich in der z- Achsenrichtung außerhalb des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) der ersten Abstimmgabel erstrecken, und die zweite Ab­ stimmgabel als jeweils der verbleibende Ansteuerungsoszilla­ tor (1) oder Meßoszillator (5) dient, und das Verbindungsele­ ment die Enden des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Zinkens (2, 3, 6, 7) verbindet;
eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern der ersten Abstimmgabel zum Oszillieren des ersten und des zweiten Zin­ kens (2, 3) in Phasengegensatz in der y-Achsenrichtung im we­ sentlichen parallel zu der y-Achsenrichtung; und
eine Winkelgeschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Er­ fassen von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) der zweiten Abstimmgabel in Phasengegensatz in der x- Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse, die aus der dem Winkelgeschwindigkeitssensor während der Oszilla­ tion des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der y-Ach­ senrichtung zugeführten Winkelbewegung resultieren, um die Winkelgeschwindigkeit der Winkelbewegung zu erfassen, wobei benachbarte zwei der ersten, zweiten, dritten und vier­ ten Zinken (2, 3, 6, 7) in entgegengesetzten Richtungen im wesentlichen parallel zu der x-Achse schwingen, wenn die Win­ kelbewegung zugeführt wird, und wobei
die Geometrie des Oszillationselements (G) derart fest­ gelegt ist, daß ein Amplitudenverhältnis XU/XS einer Amplitu­ de XU von Oszillationen des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XS von Os­ zillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung re­ sultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

27. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, gekenn­ zeichnet durch einen sich in der z-Achsenrichtung erstrecken­ den Torsionsbalken (9), der an einem Endabschnitt mit dem Verbindungselement des Oszillationselements (G) verbunden ist, um das Oszillationselement auf einer Basis (13) abzu­ stützen, und dadurch, daß der Endabschnitt des Torsionsbal­ kens (9) eine Breite kleiner als eine gesamte Breite der er­ sten Abstimmgabel in der y-Achsenrichtung hat.

28. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsverhältnis WS/WU eines Ab­ stands WS zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel zu einem Abstand WU zwischen dem dritten und dem vierten Zinken (6, 7) der zweiten Abstimmga­ bel kleiner als oder gleich 2,5 ist.

29. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis WU/HU eines Abstands WU zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel zu einer Breite HU jedes der ersten und zweiten Zinken (2, 3) in einem Bereich von 2,5 bis 100 liegt.

30. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Oszillationselement (G) und der Tor­ sionsbalken (9) aus einem einzigen Stück piezoelektrischen Materials gefertigt sind.

31. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsbalken (9) unabhängig von dem Oszillationselement (G) hergestellt und mit dem Verbindungs­ element verklebt ist.

32. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Torsionsbalken von dem Verbin­ dungselement des Oszillationselements aus in einer Richtung entgegengesetzt der ersten und der zweiten Abstimmgabel er­ streckt.

33. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 32, gekenn­ zeichnet durch einen zweiten Torsionsbalken (10), der sich von dem Verbindungselement aus in derselben Richtung wie die erste und die zweite Abstimmgabel erstreckt.

34. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der y-Ach­ senrichtung von der des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung unterschei­ det.

35. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs ei­ ner Resonanzfrequenz fd des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung, die aus der Anregung des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) durch die Ansteuerungseinrichtung resultiert, zu einer Resonanzfre­ quenz fs des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelgeschwindigkeit resultiert, innerhalb eines der Berei­ che von 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99 und 1,01 ≦ fd/fs ≦ 1,2 liegt.

36. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 26, gekenn­ zeichnet durch eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Oszillation der ersten Abstimmgabel, um ein diese anzei­ gendes Signal bereit zustellen, und dadurch, daß die Ansteue­ rungseinrichtung auf der Grundlage des Signals von der Über­ wachungseinrichtung den ersten und den zweiten Zinken (2, 3) anregt, damit diese eine selbstangeregte Oszillation in der y-Achsenrichtung ausführen.

37. Winkelgeschwindigkeitssensor zum Messen einer Winkelge­ schwindigkeit einer Winkelbewegung um die z-Achse eines drei­ dimensionalen, durch x-, y- und z-Achsen definierten kartesi­ schen Koordinatensystems, gekennzeichnet durch:
ein Oszillationselement (G) mit einer ersten Abstimmga­ bel, einer zweiten Abstimmgabel und einem Verbindungselement, wobei die erste Abstimmgabel einen ersten (2) und einen zwei­ ten (3) Zinken aufweist, die sich in der z-Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der z-Achse erstrecken, und die er­ ste Abstimmgabel als Ansteuerungsoszillator (1) oder als Meß­ oszillator (5) dient, die zweite Abstimmgabel einen dritten (6) und einen vierten (7) Zinken aufweist, die sich in der z- Achsenrichtung außerhalb des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) der ersten Abstimmgabel erstrecken, und die zweite Ab­ stimmgabel als jeweils der verbleibende Ansteuerungsoszilla­ tor (1) oder Meßoszillator (5) dient, und das Verbindungsele­ ment die Enden des ersten, des zweiten, des dritten und des vierten Zinkens (2, 3, 6, 7) verbindet;
eine Ansteuerungseinrichtung zum Ansteuern der ersten Abstimmgabel zum Oszillieren des ersten und des zweiten Zin­ kens (2, 3) in Phasengegensatz in der y-Achsenrichtung im we­ sentlichen parallel zu der y-Achse; und
eine Winkelgeschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Er­ fassen von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) der zweiten Abstimmgabel in Phasengegensatz in der x- Achsenrichtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse, die aus der dem Winkelgeschwindigkeitssensor während der Oszilla­ tion des ersten und des zweiten Zinkens in der y-Achsenrich­ tung zugeführten Winkelbewegung resultieren, um die Winkelge­ schwindigkeit der Winkelbewegung zu erfassen, wobei
der erste und der zweite Zinken (2, 3) der ersten Ab­ stimmgabel in Bezug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet sind und der dritte und der vierte Zinken (6, 7) der zweiten Abstimmgabel in Bezug auf die z-Achse symmetrisch angeordnet sind, zwei der ersten, zweiten, dritten und vierten Zinken (2, 3, 6, 7) auf einer Seite der z-Achse in einer ersten Richtung im wesentlichen parallel zu der x-Achse schwingen und die anderen Zinken auf der anderen Seite der z-Achse in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung schwingen, und wobei
die Geometrie des Oszillationselements (G) derart fest­ gelegt ist, daß ein Amplitudenverhältnis XS/XU einer Amplitu­ de XS von Oszillationen des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) in der x-Achsenrichtung zu einer Amplitude XU von Os­ zillationen des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelbewegung re­ sultieren, kleiner als oder gleich 10 ist.

38. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 37, gekenn­ zeichnet durch einen sich in der z-Achsenrichtung erstrecken­ den Torsionsbalken, der an einem Endabschnitt mit dem Verbin­ dungselement des Oszillationselements (G) verbunden ist, um das Oszillationselement auf einer Basis (13) abzustützen, und dadurch, daß der Endabschnitt des Torsionsbalkens eine Breite kleiner als eine gesamte Breite der ersten Abstimmgabel in der y-Achsenrichtung hat.

39. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsverhältnis WS/WU eines Ab­ stands WS zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel zu einem Abstand WU zwischen dem dritten und dem vierten Zinken (6, 7) der zweiten Abstimmga­ bel kleiner als oder gleich 2,5 ist.

40. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis WU/HU eines Abstands WU zwischen dem ersten und dem zweiten Zinken (2, 3) der ersten Abstimmgabel zu einer Breite HU jedes der ersten und zweiten (2, 3) Zinken in einem Bereich von 2,5 bis 100 liegt.

41. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Resonanzfrequenz des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der Y-Ach­ senrichtung von der des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung unterschei­ det.

42. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß ein Resonanzfrequenzverhältnis fd/fs ei­ ner Resonanzfrequenz fd des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) für eine Oszillation in der y-Achsenrichtung, die aus der Anregung des ersten und des zweiten Zinkens (2, 3) durch die Ansteuerungseinrichtung resultiert, zu einer Resonanzfre­ quenz fs des dritten und des vierten Zinkens (6, 7) für eine Oszillation in der x-Achsenrichtung, die aus der zugeführten Winkelgeschwindigkeit resultiert, innerhalb eines der Berei­ che von 0,8 ≦ fd/fs ≦ 0,99 und 1,01 ≦ fd/fs ≦ 1,2 liegt.

43. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 37, gekenn­ zeichnet durch eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen der Oszillation der ersten Abstimmgabel, um ein diese anzei­ gendes Signal bereitzustellen, und dadurch, daß die Ansteue­ rungseinrichtung auf der Grundlage des Signals von der Über­ wachungseinrichtung den ersten und den zweiten Zinken (2, 3) anregt, damit diese eine selbstangeregte Oszillation in der y-Achsenrichtung ausführen.

44. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Oszillationselement (G) und der Tor­ sionsbalken aus einem einzigen Stück piezoelektrischen Mate­ rials gefertigt sind.

45. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsbalken unabhängig von dem Os­ zillationselement (G) hergestellt und mit dem Verbindungsele­ ment verklebt ist.

46. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Torsionsbalken von dem Verbin­ dungselement des Oszillationselements aus in einer Richtung entgegengesetzt zu der ersten und der zweiten Abstimmgabel erstreckt.

47. Winkelgeschwindigkeitssensor nach Anspruch 46, gekenn­ zeichnet durch einen zweiten Torsionsbalken, der sich von dem Verbindungselement aus in derselben Richtung wie die erste und die zweite Abstimmgabel erstreckt.