JP4372839B2 - 回転速度センサ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１に発明の上位概念として記載した形式のコリオリ式回転速度センサに関する。
【０００２】
背景技術：
コリオリ式回転速度センサとして構成された回転速度センサは公知である。該回転速度センサは例えば、同一平面内で振動しかつ感振質量として構成された構造体を有している。この場合該構造体は適当な駆動装置によって同一平面内で周期的に線運動させられる。いま同一平面内で振動する該構造体にコリオリの加速度が作用すると、該構造体は振動平面から振れて偏位させられる。このことは、第１には平面状振動のため、第２にはコリオリの加速度を検出するために、該構造体が２つの自由度で柔軟に装架されていなければならないことを意味している。例えば車両においてコリオリの加速度の検出中に発生する干渉（妨害）運動と干渉（妨害）加速度が同一平面からの構造体の振れ運動に重畳することに基づいて、コリオリの加速度の検出が選択的に行われねばならない。このために、コリオリ式回転速度センサにより測定された信号プロセスを、周波数及び位相に敏感に作用する同期復調によって処理して、コリオリの加速度に比例した信号成分、つまり正しい周波数位置と正しい位相位置とをもった信号成分を優先・通過させ得るようにすることは公知である。
【０００３】
また国内の技術状態として、コリオリ式回転速度センサに作用する干渉加速度を機械的に抑圧することは公知である。このために振動構造体は、互いに逆の位相で振動する２つの振動質量から成っている。この場合、両振動質量の逆位相の運動方向は逆向きのコリオリの加速度を惹起し、このコリオリの加速度は取付け軸線の部位で回転モーメントを生ぜしめ、その結果、測定すべき回転速度の軸線が振動構造体の平面振動方向に対して垂直に位置している場合には全振動構造体の揺動運動が生じることになる。２つの振動質量の逆位相振動を実現するために両振動質量は、経費の嵩む結合構造体によって互いに結合されている。この場合の欠点は次の通りである。すなわち：
結合構造体によってセンサの複雑度が増大する。
【０００４】
プロセスが一層困難になり、ひいては歩留まりが低くなる。
【０００５】
付加的な振動モードが出現し、これによって障害発生率が高くなる。
【０００６】
シミュレーション及び計算が一層困難になる。
【０００７】
逆位相で振動する振動質量間で位相誤差及び振幅誤差が生じる可能性がある。
【０００８】
その結果、測定された信号には不利な影響が及ぼされている。
【０００９】
発明の開示：
以上の背景技術に対比して本発明の回転速度センサは、請求項１に特徴部分として記載した構成手段によって、実質的に前記信号誤差によって影響を及ぼされることのない正確なコリオリの加速度検出が簡単に可能になるという利点を提供する。固有運動の可能性のない、それ自体剛性の振動構造体が、平面振動運動を行うために回転運動可能に装架されていることによって、振動構造体の回転支点に関して互いに向き合った点における周速度の接線方向成分は自動的に常に逆向きになる。その結果、結合された線振動子の場合のような振幅誤差及び／又は位相誤差が発生することはあり得ない。それ自体剛性の回転振子を支持するばねは、低共振周波数及び比較的大きな振れを可能にするために、回転振動のためにも、回転速度に起因した揺動運動のためにも柔軟でなければならない。これに対して、妨害する外的な線加速度については構造体は、該線加速度を取付け軸線の手前で機械的に排斥するために、可能な限り撓み剛さを有していなければならない。これは高い縦横比をもったばねによって得ることができる。すなわち該ばねは比較的大きなばね高さ（丈）であると共に小さなばね幅を有している。このばねは同一平面内では撓み易く、かつ高い振幅をもった低周波数の回転振動を可能にする。また同一平面外の捩り剛さは小さいので、大きな検出信号を発生することが可能である。これに対して、大きなばね高さに基づいて同一平面外の曲げ剛さは著しく大きいので、同一平面外の干渉加速度は極めて良好に抑圧される。また外部からの横方向干渉加速度も、該ばねが比較的短い場合には効果的に抑圧することができる。すなわち：その場合回転振動と揺動運動は、長い機械的な梃子腕を介してばねに作用するのに対して、線加速度には、これを増強するためのこのような梃子腕は存在しない。要するにばねユニットは、所望の運動のためには柔軟に反応するが、同一平面内及び同一平面外の干渉加速度に対しては曲げ剛さを有しているので、該干渉加速度は極く小さな振れしか生ぜしめることができない。
【００１０】
回転振動子はそれ自体、周期的に振動する角運動量を有している。この構造体が外部から回動されると、角運動量の維持に基づいて正確に規定された形式で周期的に振動するモーメントが発生し、該モーメントはコリオリの加速度に相当する。
【００１１】
本来剛性の構造体の回転振動＝周期的に振動する角運動量Ｌ＝Ｌ₀ sin ωt
外的な回動Ω⇒周期的な角運動量の変化⇒取付け軸線における周期的な回転モーメントＭ（＝「コリオリの加速度」）：
【数１】

【００１２】
周期的な回転モーメントＭ＝ΩＬ₀ sin ωt⇒取付け軸線を中心とする揺動運動
回転速度センサに、このようなコリオリの加速度が作用すると、平面回転振動状態にある振動構造体は、その取付け軸線を中心として回転する。それと共に平面回転振動は、回転−揺動−振動に移行する。これによって振動構造体は一方の側では平面から脱出する方向に、また回転支点を超えて相対する側では前記平面内へ侵入する方向に、或いはその逆に動かされる。この回転−揺動−振動によって惹起されるところの、ベースに対する振動構造体の間隔の変化は有利には容量的に検出され、こうしてコリオリの加速度に比例した信号を得ることができる。本発明の回転速度センサは全体的に見て極めて単純、著しく頑丈かつ低廉に構成されている。有利には該回転速度センサは表面マイクロ機械工作法によって形成され、こうして高精度の構造、ひいては極めて正確な測定を可能にする構造を得る。
【００１３】
本発明の有利な構成では、振動質量の下位に電極が配置されており、該電極は前記振動質量と相俟って容量性評価手段を形成し、かつ振動構造体の、回転速度に起因した（同一平面外）揺動運動の検出のために使用される。この場合有利には、各振動質量の下に配置された電極は、対応する各振動質量よりも小さな表面積を有している。これによって振動構造体の平面回転運動中、電極は、前記振動構造体の運動の如何なる時点にも対応振動質量の下に完全に留まることができる。その結果、平面回転振動に基づいてほんの一時的にであれ容量に影響を及ぼすことが避けられ、かつ容量変動の検出の原因を専ら、コリオリの加速度に起因して生じる振動構造体のシーソー運動（揺動運動）のみに帰することが回避される。回転速度に起因した揺動運動を検出するために電子式姿勢制御装置を使用するのが有利であり、これによって（適当な設計手段によってすでに機械的に実現されていない限り）検出モードの周波数を回転振動モードの周波数より上域に電子的に位置させることが可能である。電子式姿勢制御装置はこれを、静電対抗力による揺動モードの動的強化を介して達成する。
【００１４】
本発明の別の実施形態による回転速度センサは、回転速度のため以外に優先方向での線加速度のためにも設計することができる。このために、振動構造体を支持するばねは、回転運動及び同一平面外捩り運動に加えて又、横方向線運動のためにも平面内の優先方向で柔軟性を有するように設計することができる。これは、前記ばねの縦横比、具体的には長さ：高さの比を適当に選ぶことによって得られる。このために振動構造体には付加的な姿勢制御装置が配設され、該姿勢制御装置は、振動構造体を形成する振動質量の外側で直径方向に対向配置されたコーム構造体によって構成されるのが有利である。これによって極めて有利なことには、回転速度センサの二重機能（つまりコリオリの加速度の検出機能と線加速度の検出機能）が可能になる。振動構造体に作用する線加速度は電子式姿勢制御装置に規定の変化を生ぜしめ、該変化は、線加速度によって惹起されるところの、固定配置された容量部と振動構造体との間の間隔の変化に基づく容量の変化によって有利に測定可能である。この間隔変化は、それ自体公知の適当な電子式姿勢制御回路によって検出され、かつ静電式に零に保たれる。この場合振動構造体の姿勢制御のために使用される電気信号は、振動構造体に作用する線加速度の大きさについての表示を同時に与えるのが有利である。
【００１５】
本発明のその他の有利な構成は、請求項２以降に記載した手段から明らかである。
【００１６】
図面の簡単な説明：
図１は回転速度センサの平面図である。
図２は図１に示した回転速度センサの概略断面図である。
図３は第２実施例による回転速度センサの平面図である。
図４は第３実施例による回転速度センサの平面図である。
【００１７】
発明を実施するための最良の形態：
次に図面に基づいて本発明の若干の実施例を詳説する。
【００１８】
図１には総体的に符号１０で示した回転速度センサが図示されている。回転速度センサ１０は、２つの振動質量１４と１６を備えた振動構造体１２を有している。振動質量１２と１４はウェブ１８，２０を介して互いに剛性的に結合されて１つの回転振子を形成している。振動構造体１６は基板（ベース）２２上に浮動支承されている。このために支承点２４が設けられており、該支承点は、振動構造体１２の質量中心に合致している。振動質量１４，１６は対称的に合同であり、かつ支承点２４に対して鏡面対称に配置されている。従って支承点２４上に振動構造体１２を支承した場合、該振動構造体１２は、単に支承点２４によって支持されているにすぎない浮動状態にある。振動質量１４，１６並びにウェブ１８，２０は一体に構成されており、かつ例えば表面マイクロ機械工作法によってポリ珪素材料から形成されている。振動構造体１２は全体的に高さｈ（図２）を有し、かつ支承点２４によって基板２２に対して隔てられ電気的に絶縁されて保持されている。
【００１９】
各振動質量１４，１６は夫々円筒区分２６によって形成され、該円筒区分は、平面図で見れば円セクタ区分面を有している。円筒区分２６は内周２８と外周３０を有している。内周２８は、支承点２４を中心とする内側半径Ｒ_iの円ライン上に沿って延びている。外周３０は、同じく支承点２４を中心とする外側半径Ｒ_aの円ライン上に沿って延びている。振動質量１４，１６の円筒区分２６は共に角度φにわたっている。この配置・構成に基づいて、振動質量１４，１６の中心は支承点２４に合致することになる。
【００２０】
支承点２４における振動構造体１２の装架は、ウェブ１８，２０を起点とするばね３２，３４によって行われる。ばね３２，３４は高いアスペクト・レーシオ（縦横比）を有している。つまり該ばねは、振動構造体１２の高さｈに等しい高さｈに対比して著しく狭い。従って平面図で見たばね３２，３４の幅ｂは著しく小さい。ばねのこの高い縦横比は、測定すべきコリオリの加速度に対する外的な干渉加速度を大きく抑圧するために重要である。
【００２１】
振動質量１４，１６の、放射線上に沿って延びる各端面３６には、それぞれコーム（櫛）形構造体が対応配設されている。振動質量１４にはコーム構造体３８が対応配設されており、該コーム構造体は、振動質量１４に結合された可動コーム４０と、該可動コーム４０に係合しかつ基板２２に固着配置された固定コーム４２とから成っている。固定コーム４２は、図１では略示した接点接続部５０を介して回路ユニット（図示せず）と接続されている。振動質量１４は両端面にコーム構造体３８を有している。振動質量１６は両端面にコーム構造体４４を有し、該コーム構造体は、振動質量１６に固定的に結合された可動コーム４６と、該コーム４６に係合していて基板２２上に固着配置された固定コーム４８とを有している。固定コーム４８は接点接続部５０を介して同じく回路ユニット（図示せず）と接続されている。回路ユニットに対する振動構造体１２の作動結合、ひいては該振動構造体１２に配置された可動コーム４０，４６の作動結合は接地接点５２を介して行われ、該接地接点は支承点２４、ばね３２，３４、ウェブ１８，２０及び振動質量１４，１６を介して接点接続を可能にする。接地接点５２は同じく基板２２上にも配置され、かつ適当に電気絶縁して接続されている。全ての構造は、（接続技術に応じて）基板の中間酸化物を介して電気的に絶縁されているか、或いは基板内のｐｎ接合部によって電気的に互いに分離されている。
【００２２】
振動質量１４，１６の下で基板２２上には夫々１つの電極５４，５６が配置されている。該電極５４，５６は絶縁層、例えば酸化珪素５８を介して基板２２上に配置されている。平面図で見れば電極５４，５６は、その輪郭の点では振動質量１４，１６に適合されているが、面積の点では、より小さな円セクタ区分面を有している。すなわち電極５４，５６の内側半径は振動質量１４，１６の内側半径Ｒ_iよりも大きく、また電極５４，５６の外側半径は振動質量１４，１６の外側半径Ｒ_aよりも小さい。更に電極５４，５６の（図１では図示を省いた）角度φは振動質量１４，１６の角度φよりも小さい。電極５４，５６は夫々、接点接続部６０を介して導出されて回路ユニット（図示せず）に接続されている。図１に等しい構成要素には同一の符号を付して説明の重複を避けた図２から判るように、電極５４，５６は、振動質量１４，１６の下に間隔ｄをとって配置されている。従って電極５４，５６と振動質量１４，１６との間には、直接的な接触接点は存在せず、かつ電気的に互いに完全絶縁されている。
【００２３】
図１及び図２に示した回転速度センサ１０の機能は次の通りである。すなわち：
コーム構造体３８によって振動構造体１２は支承点２４を中心として平面回転振動させられる。コーム構造体３８はこの場合、静電式コーム駆動部として作用する。従って振動構造体１２は支承点２４を中心として平面（同一平面内）捩り振動を行う。振動質量１６に配置されたコーム構造体４４は、振動構造体１２の捩り振動のための容量性振動タップを形成しており、かつ捩り振動の振幅安定化と、捩り振動減衰のための電子的なフィードバックとのために使用することができる。従って回転速度センサ１０の出力状態にあっては振動構造体１２は支承点２４を中心とする均等な同一平面内捩り振動状態にある。高い縦横比を有しているばね３２，３４はこの同一平面内捩りに対しても同一平面外捩りに対しても共に撓み易く、その結果、相応の捩りモードの比較的低い共振周波数が生じる。これに対して外部干渉加速度に対しては前記ばねは曲げ剛さを有しているので、外部干渉加速度は取付け軸線の手前で抑圧される。電極５４，５６が振動質量１４，１６よりも小さく設計されているので、該電極は、振動構造体１２の平面捩り振動中も常時、振動質量１４，１６の下位に留まる。従って捻り振動に基づいて、電極５４と振動質量１４との間及び電極５６と振動質量１６との間に、信号の変化を惹起することになる容量変動が生じることはない。
【００２４】
コリオリの加速度が発生すると、支承点２４を中心とする平面捩り振動状態にある振動構造体１２は固定軸線を中心として周期的に回転することになる。これによって振動構造体１２の平面捩り振動は、回転−揺動振動させられる。従って振動構造体１２の同一平面外振動が付加的に生じる。この同一平面外振動の結果、振動質量１４，１６と、その下位にある電極５４，５６との間に間隔の変化が生じる。この間隔の変化は、電極５４，５６を介して、かつ接地接点５２，５４に接点接続された振動質量１４，１６を介して容量的に検出することができる。同一平面外振動に基づいて例えば、振動質量１４と電極５４との間の間隔が減少すると同時に、振動質量１６と電極５６との間の間隔は増大する。振動の反転時には振動質量１６と電極５６との間の間隔が減少するのに対して、振動質量１４と電極５４との間の間隔は増大する。これに伴って振動質量１４，１６と電極５４，５６との間の容量は周期的に上昇又は周期的に降下する。接点接続部６０を介して前記の容量変動は、図示を省いた姿勢制御装置を含む回路ユニットによって評価され、かつ容量変動に比例した信号、例えば回転速度センサ１０に作用するコリオリの加速度についての１尺度を与える姿勢制御電圧信号に変換される。
【００２５】
従って全体的に見て、構造が単純で、かつ簡単に制御できる表面マイクロ機械工作工程によって単層構造の珪素基板上に製作可能な回転速度センサ１０が得られる。回転速度センサ１０の接点接続部及び電極は、同じく簡単に制御可能なポリ珪素析出処理法（埋設ポリ珪素平面）もしくはドーピング（「直接埋設層」接続技術）によって得ることができる。従って回転速度センサ１０は、大量生産に適した方式かつ単純な処理工程で製造可能でありかつ構造が単純かつ極度に頑丈である。
【００２６】
回転速度センサ１０の機能において留意すべき点は、コリオリの加速度によって捩り振動の周波数でもって惹起される揺動運動を、共振立上り（resonance rise）範囲内、従ってコントロールし難い後振動範囲内に位置させないようにするために、同一平面外検出振動の合成共振周波数が同一平面内捩り振動の共振周波数よりも高いことである。このためには殊に、静電力によって同一平面外捩りモードを電気的に強化するＰＤ特性を有す姿勢制御法が使用される。その別の実施態様として、同一平面内捩りの共振周波数を、同一平面外捩り（検出モード）の共振周波数よりも低くするように回転速度センサの設計を適当に変更することも可能である。このためには、ばね３２，３４を、ウェブ１８，２０に固定する代わりに、振動質量１４，１６に固定するのが有利である。更に前記のコントロール不能の後振動を抑圧するために、排気又は圧縮によって１／√２の理想的な減衰作用を調整することが可能であり、該減衰作用は、更にまた共振周波数近くまで一定振幅を生ぜしめ、次いで１０周波数当り２０ｄＢ降下させる。
【００２７】
次に回転速度センサ１０によるコリオリの加速度検出時における関係を計算例に基づいて説明する。この計算例では、計算を簡単にするためにウェブ１８，２０の質量は無視された。この場合計算は夫々唯１つの振動質量１４又は１６と唯１つのばね３２又は３４でもって行われる。それというのは、下式の関係において（２つの振動質量１４，１６と２つのばね３２，３４をもって計算する場合の）係数２は約分されるからである。
【００２８】
共振周波数の計算：
一般的な捩り時の共振周波数：
【数２】

（但しＣ_VerdehはＣ_捩り）
この場合、次の関係式が成り立つ：
【数３】

【００２９】
線振動時の共振周波数：
【数４】

（但しＣLinはＣ線振動）
この場合、次の関係式が成り立つ。
【００３０】
【数５】

回転振動：
回転に対するばね剛さ（一端を固定的に緊締した桁が曲げられる）
【数６】

（但しＣ_DrehはＣ_回転振動）
但し
【数７】

【００３１】
質量慣性モーメント：
【数８】

揺動（シーソー）振動：
捩りに対するばね剛さ（一端を固定的に緊締した桁が捩られる）：
【数９】

（但しＣ_TorsはＣ_揺動振動）
但しｈ／ｂ＞４のために
【数１０】

を代入し、かつ
珪素のために
【数１１】

を代入する
質量慣性モーメント：
【数１２】

【００３２】
軸線（質量重心−中心）に沿った線加速度：
曲げに対するばね剛さ（一端を固定的に緊締した桁が曲げられる）：
【数１３】

質量：
【数１４】

【００３３】
感度の計算：
全体として２つの質量が２つの捩りばねに抗して動作するので、計算は片側について行われる。質量は前式に相当。
【００３４】
周速度：
【数１５】

【００３５】
角運動量：
【数１６】

【００３６】
周期的に振動する角運動量：
【数１７】

【００３７】
モーメント：
【数１８】

【００３８】
回転角：
【数１９】

【００３９】
振れ：
【数２０】

【００４０】
１つの具体的な実施例では、回転速度センサ１０の下記の設計値を出発点とする。
【００４１】
円セクタ区分の角度： φ＝８０°
振れ： Θ＝５°
構造体高さ： ｈ＝１２μｍ
桁幅： ｂ＝２μｍ
桁長： ｌ＝２００μｍ
構造体の外縁： Ｒ_a＝６００μｍ
構造体の内縁： Ｒ_i＝３８０μｍ
電極間隔： ｄ＝１．２μｍ
回転振動周波数： ω＝３０００ｓ^-1
回転速度が１°／ｓ（＝０．０１７rad／ｓ）の場合、次の値が生じる。すなわち：
最大トルク Ｌ＝２．３４＊１０^-13Ｎｍ
最大揺動角 α＝１．２３＊１０^-6rad
最大振れ（内側／外側）
ｚ＝０．４７ｎｍ／０．７４ｎｍ
基本容量 Ｃ₀＝０．３１２３２pF
容量バリエーション ΔＣ＝０．１５fF
容量比 ΔＣ／Ｃ₀＝１／２０００
【００４２】
図３及び図４には回転速度センサ１０のための別の実施例が図示されている。なお図１に等しい構成要素には同一符号を付して説明の重複を避け、構造及び機能についての説明は、図１とは異なっている相違点のみに限った。
【００４３】
図３に示した回転速度センサ１０は横形の電子式姿勢制御装置６２を同一平面内に有している。該姿勢制御装置６２は、振動質量１４，１６の外周３０に沿って配置された部分６４を有し、該部分の、支承点２４に対して半径方向に延びる各端面６６には夫々コーム構造体６８が配置されている。該コーム構造体６８は、前記部分６４に結合されて可動に配置された可動コーム７０を有し、該可動コームは、基板２２上に固定的に配置された固定コーム７２に噛み合っている。可動コーム７０と固定コーム７２の個々のフィンガは、支承点２４を中心とする仮想円ライン上に弧状に延びている。固定コーム７２は接点接続部７４を介して回路ユニット（図示せず）と接続されている。振動質量１４と振動質量１６は夫々直径方向で対向する姿勢制御装置６２を有し、しかも振動構造体１２の正確な鏡面対称形構造を損なわないように配置される。
【００４４】
姿勢制御装置６２の機能は次の通りである。すなわち：
回転速度センサを規定に則して使用する場合、該回転速度センサ１０は、検出すべきコリオリの加速度以外に概ね線加速度も受ける。振動構造体１２の装架は、平面捩り振動のため及びコリオリの加速度に起因した揺動振動のために柔軟でなければならないので、該装架は、コリオリの加速度を生ぜしめる回転体の回転軸線に対して垂直に作用する線加速度のためにも無限に剛性ではない。この線加速度は、線加速度の作用方向に振動構造体１２の僅かな振れを惹起する。しかしながら振動質量１４，１６に配置された姿勢制御装置６２によって、線加速度の作用に基づく振れは完全に抑圧される。線加速度の作用時にはコーム構造体６８の可動コーム７９と固定コーム７２との間で容量変化が生じる。この容量変化は振動構造体１２の振れに基づいて発生する。それというのは可動コーム７０と固定コーム７２との間の間隔が僅かに変化するからである。この容量変化に基づいて、干渉する線加速度の大きさを与える電子信号が得られる。図示を省いた回路ユニットを介して、可動コーム７０と固定コーム７２との間の間隔の変化を静電式に零にする相応の逆信号が発生される。この場合、線加速度によって生じた振れの大きさに応じて、姿勢制御信号が変化する。振動構造体１２の姿勢制御以外に、姿勢制御装置６２によって得られたこの信号は、振動構造体１２に干渉する線加速度の大きさも同時に表すことができる。従ってコリオリ式回転速度センサとして使用する以外に同時に、線加速度センサとして使用することも可能である。
【００４５】
可動コーム７０及び固定コーム７２を弧状に配置したことによって、振動構造体６２の平面捩り振動の結果、可動コーム７０と固定コーム７２との間に生じる容量変化が防止される。姿勢制御装置６２の一方の側において捩り振動の結果生じる面積損失は、姿勢制御装置６２の他方の側における同じ大きさの面積増加によって補償される。この場合の前提条件は、可動コーム７０の半径と固定コーム７２の半径が等しく、かつ可動コーム７０と固定コーム７２との対面した面の表面粗面度が僅かであることである。
【００４６】
図４に示した変化実施形態では、振動構造体１２の振動質量１４，１６の接点接続は、外位の接地接点７６によって行われる。これによって、支承点２４は振動構造体１２を単に回転可能に支承するだけのために使用され、かつ振動構造体１２の電気的な作動結合に関する機能を引受る必要がなくなる。振動構造体１２の接続は、振動構造体１２の平面状の振動平面内では極度に柔軟なばね７８，８０によって行われる。該ばね７８，８０は接地接点７６を、振動質量１４と１６を結合するウェブ１８，２０の各中点と接点接続させる。ばね７８，８０を平面状の振動平面内では極度に柔軟に構成したことによって、振動構造体１２の平面捩り振動は微々たる影響しか受けないので、ばね７８，８０は振動構造体１２の振動挙動に対して、無視できるほど小さな影響しか及ぼさない。
【００４７】
また同一平面外揺動振動を容量式に検出するための対応電極を形成した下位の接点平面を利用することによって、極めて有利な別の接続態様が得られる。この下位平面内には、コンデンサ面並びにセンサ素子を電気的に接続するための導電路を共に構成することができる。このために埋設ポリ珪素平面又は拡散面及び導電路（「埋設層」）を使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転速度センサの平面図である。
【図２】図１に示した回転速度センサの概略断面図である。
【図３】第２実施例による回転速度センサの平面図である。
【図４】第３実施例による回転速度センサの平面図である。

Claims (16)

1. 支承点（２４）を有する基板（２２）と、
   前記支承点（２４）に回転運動可能に平面振動運動を行うために装架された振動構造体（１２）と、
   該振動構造体（１２）の平面振動運動発生手段（３８，４４）と、
   前記振動構造体（１２）の、回転速度に起因した揺動運動を検出するための評価手段とを備えた形式の、回転速度センサにおいて、
   振動構造体（１２）が、１本の半径線上に沿って支承点（２４）を起点として夫々延びるばね（３２，３４）によって前記支承点（２４）に結合されており、かつ前記ばね（３２，３４）が、ばね幅（ｂ）に対比して大きな高さ（ｈ）を有していて、振動構造体（１２）の平面振動運動の平面と同一平面内では撓みやすく、これに対して同一平面外の曲げ剛さは大きく、それによって干渉する加速度を回転速度センサ（１０）において直接に機械的に抑圧するように形成されており、振動構造体（１２）が、１つの支承点（２４）に対して回転対称形に配置された２つの振動質量（１４，１６）によって形成され、両振動質量がウェブ（１８，２０）を介して互いに剛性結合されており、振動質量（１４，１６）を結合する各ウェブ（１８，２０）が、振動構造体（１２）の１本の半径線上に沿って延在するばね（３２，３４）を介して支承点（２４）と結合されていることを特徴とする、回転速度センサ。
2. 振動質量（１４，１６）が夫々１つの円筒区分（２６）によって形成されており、該円筒区分の外周（３０）及び内周（２８）が、支承点（２４）を中心として循回する半径（Ｒ_a，Ｒ_i）を有している、請求項１記載の回転速度センサ。
3. 振動質量（１４，１６）が静電式のコーム駆動部（３８）を有している、請求項１又は２項記載の回転速度センサ。
4. コーム駆動部（３８）が、振動構造体（１２）の周方向に向いた振動質量（１４，１６）の端面（３６）に配置された可動コーム（４０）を有し、該可動コームが、基板（２２）上に固着配置された固定コーム（４２）と互いに噛み合っている、請求項３項記載の回転速度センサ。
5. 振動構造体（１２）が全部で４つのコーム構造体（３８，４４）を有し、その内、２つのコーム構造体は静電式コーム駆動部（３８）として、また２つの構造体は容量性読出し部（４４）として接続されている、請求項３又は４記載の回転速度センサ。
6. 振動質量（１４，１６）の下位に電極（５４，５６）が配置されており、該電極が前記振動質量（１４，１６）と相俟って容量性評価手段を形成し、かつ振動構造体（１２）の、回転速度に起因した揺動運動の検出のために使用される、請求項１から５までのいずれか１項記載の回転速度センサ。
7. 各振動質量（１４，１６）の下に配置された電極（５４，５６）が、前記振動質量（１４，１６）よりも小さな円セグメント面を有している、請求項６記載の回転速度センサ。
8. 振動構造体（１２）の、回転速度に起因した揺動運動の検出のために電子式姿勢制御装置が使用される、請求項１から７までのいずれか１記載の回転速度センサ。
9. 振動構造体（１２）には、平面内で作用する、つまり横方向に作用する線加速度のための付加的な電子式姿勢制御装置（６２）が対応配設されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の回転速度センサ。
10. 付加的な電子式姿勢制御装置（６２）が、振動質量（１４，１６）の外周（３０）に直径方向で対向配置されたコーム構造体（６８）によって構成されている、請求項９記載の回転速度センサ。
11. 同一平面外捩り振動（検出モード）の共振周波数が、振動構造体（１２）におけるばね（３２，３４）の適当な取付けによって、同一平面内捩り振動（回転振動モード）の共振周波数より上域に位置している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の回転速度センサ。
12. 振動質量（１４，１６）の接点接続が支承点（２４）を介して行われる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の回転速度センサ。
13. 振動質量（１４，１６）の接点接続が、外部からウェブ（１８，２０）に作用する接点接続部を介して行われる、請求項１から１１までのいずれか１項記載の回転速度センサ。
14. 接点接続部が、振動構造体（１２）の平らな振動平面内では極度に柔軟に構成されたばね（７８，８０）から成っている、請求項１３記載の回転速度センサ。
15. 接点接続が、埋設されたポリ珪素平面を介して行われる、請求項１から１４までのいずれか１項記載の回転速度センサ。
16. 接点接続が、基板材料内の埋設拡散ゾーン、拡散導電路又は拡散コンデンサ面を介して行われる、請求項１から１４までのいずれか１項記載の回転速度センサ。

Images