WO2003064975A1 - Mikromechanischer drehratensensor - Google Patents

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WO2003064975A1
WO2003064975A1 PCT/DE2002/003570 DE0203570W WO03064975A1 WO 2003064975 A1 WO2003064975 A1 WO 2003064975A1 DE 0203570 W DE0203570 W DE 0203570W WO 03064975 A1 WO03064975 A1 WO 03064975A1
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WO
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axis
along
mass element
mass
drive
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PCT/DE2002/003570
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer Willig
Andreas Thomae
Burkhard Kuhlmann
Joerg Hauer
Udo-Martin Gomez
Siegbert Goetz
Christian Doering
Michael Fehrenbach
Wolfram Bauer
Udo Bischof
Reinhard Neul
Karsten Funk
Markus Lutz
Gerhard Wucher
Jochen Franz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
    • G01C19/5733—Structural details or topology
    • G01C19/574—Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion
    • G01C19/5747—Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion each sensing mass being connected to a driving mass, e.g. driving frames

Definitions

  • the present invention relates to a micromechanical rotation rate sensor.
  • a rotation rate sensor is known from US Pat. No. 5,728,936, in which a first and a second Coriolis element are arranged on the surface of a substrate.
  • the Coriolis elements are excited to vibrate along a first axis.
  • the deflections of the Coriolis elements due to the Coriolis force along a second axis, which is also parallel to the substrate, are demonstrated.
  • DE 198 32 906 C1 describes a capacitive rotation rate sensor consisting of a spring-mounted mirror-symmetrical seismic mass to which electrodes are attached in a comb-like manner. At least two groups of mirror-like comb-like counterelectrodes are provided, each of which is attached to a support and engage between the electrodes attached to the mass. The counter electrode supports are attached to a ceramic support in the area of the axis of symmetry at the next point. Furthermore, a frame is provided on which the two leaf springs seismic mass is attached. Two actuators serve to excite the frame, which has integrated oscillating springs and which is attached to the ceramic carrier at at least two holding points.
  • EP 0 775 290 31 discloses a rotation rate sensor consisting of at least two vibrating masses, which are connected to one another via spring elements to form a vibratable system which is held on a substrate. Furthermore, actuators for the excitation of oscillations and at least one sensor for the detection of the Coriolis force are provided '.
  • the spring elements and the oscillating masses are arranged and designed in such a way that the oscillatory system can only carry out oscillations in at least two oscillation modes parallel to the substrate plane, one mode serving as excitation mode for oscillation excitation and the second preferably orthogonal mode as detection mode when rotating is excited about an axis perpendicular to the substrate to the Coriolis forces.
  • yaw rate sensors Another reason is linked to the functional principles of yaw rate sensors. With a certain sensor type i d, a measurement signal is triggered not only by a (desired) external rotational speed about the sensitive axis but also by a rotational acceleration about the same axis.
  • the known yaw rate sensors are therefore particularly sensitive to this type of shock absorption.
  • the low working frequencies are also a reason for the insufficient robustness of the rotation rate sensors, especially with regard to fall safety.
  • Another reason for the insufficient robustness lies in a complicated process control, for example a combination of bulk and surface micromechanics.
  • the idea on which the present invention is based is that the centers of gravity of the first Coriolis mass element, the second Coriolis mass element, the first detection mass device and the second detection mass device coincide in a common mass center in the idle state. If one operates a rotation rate sensor constructed in this way with an antiphase excitation which causes an opposite deflection of the first detection mass device and the second detection mass device under the influence of a Coriolis force, then external influences of external linear accelerations or centrifugal accelerations can be eliminated, since these only remove one result in rectified deflection of the first detection mass device and the second detection mass device. In addition, rotational accelerations around the sensing axis have no deflection and therefore have no influence.
  • micromechanical rotation rate sensor with the features of claim 1 thus has the particular advantage over the known solution approaches that sensitivity to interference and cross-sensitivity, robustness and resolution range (driving dynamics range) are greatly improved. This is achieved through the choice of a high working frequency and through the special symmetrical designs of the sensor mass elements.
  • the structure described is designed for production in pure surface micromechanics, however, the functional principles can be easily converted to other technologies (bulk micro-mechanics, LIGA, etc.).
  • the sensor element is designed in such a way that, in relation to a silicon substrate, which also serves as a reference coordinate system, movably suspended seismic masses are set in vibration parallel to the substrate plane.
  • the tuning fork principle and the mverse tuning fork principle come into effect at the same time.
  • the structure described is designed for working frequencies> 10 kHz. This leads to a further reduction in the sensitivity of the sensor elements to the sensor
  • both the tuning fork principle and the mverse tuning fork principle are implemented here as a functional principle.
  • the center of gravity of the individual masses in the rest position coincide with the center of mass of the entire oscillating structure in the rest position.
  • the drive and the detection are preferably carried out orthogonally to one another in the substrate plane around the common center of gravity.
  • the position of the center of gravity of the entire vibrating structure is time-invariant with respect to the substrate in normal operation.
  • the advantage of this functional principle compared to the known principles is that, ideally, both a rotational acceleration around the Z axis does not produce a measurement effect and, with a suitable design, centrifugal accelerations around the Z axis and linear accelerations with a sensor effect also do not produce a measurement effect, which means that further sources of interference are printable.
  • the first detection mass device is connected to the first Co ⁇ olis mass element via first springs which are soft along the first axis and hard along the second axis and via second springs which are hard and along the first axis along the second axis soft sm ⁇ , connected to the substrate.
  • the second detection mass device is about third springs running along the first axis are soft and hard along the second axis, connected to the second Coriolis mass element and connected to the substrate via fourth springs, which are hard along the first axis and soft along the second axis.
  • the drive device has a first drive mass device and a second anti-mass device, the focal points of the first anti-mass device and the second anti-mass device in the idle state likewise coinciding in the common center of mass.
  • the first anti-mass device has a first drive
  • Mass element and a second drive mass element and the second Antnebs mass device a third drive mass element and a fourth drive mass element, which can be driven individually via a continuous comb drive.
  • the first and second drive mass elements are connected to the first Coriolis mass element via fifth springs, which are hard along the first axis and soft along the second axis, and via sixth springs, which are soft along the first axis and are formed hard along the second axis, connected to the substrate.
  • the third and fourth drive mass element connected to the second Coriolis mass element via seventh springs which are hard along the first axis and soft along the second axis, and connected to the substrate via eighth springs which are soft along the first axis and hard along the second axis ,
  • the first Coriolis mass element has the shape of a closed polygonal frame, preferably an essentially square frame.
  • the second Coriolis mass element is arranged within the first Coriolis mass element and has a polygonal shape, preferably an essentially square shape.
  • the first Coriolis mass element and the second Coriolis mass element can be driven by the drive device to oscillations in phase opposition along a first axis and the first detection mass device and the second detection mass device into different ones due to the acting Co ⁇ olis force Circles can be deflected along the second axis.
  • the first acquisition mass device has a first acquisition Mass element and a second detection mass element and the second detection mass means, a third detection mass element and a fourth detection mass element, each having a plurality of fingers arranged along the second axis, and that movable electrodes are provided on the fingers are which cooperate with electrodes firmly anchored on the substrate for detecting the deflections.
  • first drive mass element and the third drive mass element as well as the second drive mass element and the fourth drive mass element are in pairs by a respective connecting spring which is soft along the first axis and preferably hard along the second axis , coupled together.
  • the first detection mass element and the third detection mass element as well as the second detection mass element and the fourth detection mass element are in pairs by a respective connecting spring, which is preferably hard along the first axis and soft along the second axis , coupled together.
  • a mechanical coupling along the x-axis and along the y-axis is provided by a coupling spring device between the Coriolis mass elements, the coupling spring spring direction along the x-axis and along the y-axis is soft.
  • Fig. 1 shows a schematic plan view of an embodiment of the micromechanical rotation rate sensor according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of an embodiment of the micromechanical rotation rate sensor according to the invention.
  • la denotes a first drive mass element
  • la 'a second drive mass element la 'a second drive mass element
  • lb a third drive mass element
  • 2a is a first Coriolis mass element
  • 2b is a second Coriolis mass element
  • 3a denotes a first detection mass element
  • 3a denotes a second detection mass element Mass element
  • 3b a third detection mass element
  • 3b a fourth detection mass element.
  • first and second Coriolis mass elements 2a, 2b are first described, of which the first 2a has a closed frame structure and the second 2b has an essentially square shape with right-angled corner extensions appended to it.
  • the Antnebs mass elements la, lb and la ⁇ , lb ⁇ are coupled to one another via a respective connecting spring 9 and 9, respectively.
  • the connecting spring 9 or 9 ⁇ is designed to be soft along a first axis x and is preferably designed to be hard along a second axis y perpendicular thereto.
  • the axes x, y form a plane which runs parallel to the plane of a relevant substrate 100, above which the oscillating structure is suspended. Perpendicular from the drawing plane, i.e. as normal to the substrate surface, the Z- Axis oriented around which the rotation rate is to be recorded according to the Coriolis principle.
  • Each of the drive mass elements la, lb, la l v has an associated comb drive with which a linear movement along the x-axis can be excited.
  • the respective comb drive comprises fixed electrodes 12a, 12b, 12a 12b ⁇ , which are anchored on the substrate 100, as well as movable electrodes 13a, 13b, 13a ', 13b which are attached to the relevant drive mass elements la, lb, la lb.
  • the drive mass elements la, lb, la lb ⁇ are anchored to the substrate 100 on the side facing away from the connecting spring 9 or 9 V via anchoring springs 5a, 5b, 5a 5b.
  • Reference numeral 18 denotes anchorages for the springs 5a, 5b, 5a 5b ⁇ .
  • These anchoring springs 5a, 5b, 5a 5b v are soft along the x-axis and preferably hard along the y-axis in order to deflect the drive mass elements la, la lb, lb 1 * along the y-
  • the first and second drive mass elements la and la x are connected at their longitudinal ends to the outer frame-shaped Coriolis mass element 2a by means of connecting springs 8a, 8a ⁇ .
  • These springs 8a, 8a are designed such that they are hard along the x-axis and soft along the y-axis. Accordingly, the Coriolis Mass element 2a of the x-3 movement of the drive mass elements la and la ⁇ .
  • the long transmitters of the drive mass elements 1b, 1b x are connected to the angle extensions of the second Conolis mass element 2b via connecting springs 8b, 8b '.
  • These connection springs 8b, 8b are also hard along the x-axis and soft along the y-axis. Therefore, the Coriolis mass element 2b follows the x movement of the drive mass elements 1b, 1b.
  • a symmetrical drive of the Co ⁇ olis mass elements 2a, 2b can thus be accomplished, which - as will be explained later - is expediently designed such that it causes oscillations of the Coriolis mass elements 2a, 2b in opposite phases.
  • the detection mass elements 3a, 3a x , 3b, 3b ⁇ each have a plurality of fingers F which engage in one another and which are directed toward one another with respect to the detection mass elements 3a, 3b and 3a 3b.
  • the detection mass elements 3a, 3b and 3a 3b ⁇ are connected to each other in the middle by a connecting spring 10 and 10 s .
  • the connecting spring 10 or 10 is designed to be soft along the y-axis and is preferably designed to be hard along the x-axis.
  • the individual fingers F are oriented along the y-axis and have movable electrodes 16a, 16b, 16a 16b ⁇ , which cooperate with electrodes 14, 14 ⁇ firmly anchored on the substrate 100 for detecting the deflections along the y-axis according to the differential capacitor principle.
  • the first and second detection mass elements 3a, 3a ⁇ are connected to the first Coriolis mass element 2a at their longitudinal ends via respective connecting springs 7a, 7a. These springs 7a, 7a v are soft along the x-axis and hard along the y-axis.
  • the third detection mass element 3b and the fourth detection mass element 3b are connected to the angular extensions of the second Coriolis mass element 2b by connecting springs 7b, 7b v .
  • These connecting springs 7b, 7b ' are soft along the x-axis and hard along the y-axis.
  • Reference numeral 18 denotes anchorages for the springs 6a, ⁇ b, 6a ⁇ . 6b.
  • the detection takes place on a stationary structure, which means that the part of the masses, that is to say the detection mass elements, which forms an electrode of the plate capacitor arrangement, does not substantially perform any drive movement.
  • the rotation rate sensor described here is a linear oscillator system in which both the drive and the detection take place in the substrate plane.
  • the desired measurement effect generated in this way can then be distinguished directly from one by suitable evaluation undesired perturbation effect, which is caused by an external acceleration in the y-direction or a centrifugal acceleration, which would each have the same phase on the detection mass elements of both substructures.
  • a rotational acceleration around the sensing axis does not lead to any deflection of the detection mass elements in the sensing direction.
  • the Co ⁇ olis mass elements can, but need not, be suspended from the substrate by additional springs for further stabilization.
  • the drive mass elements can also be connected indirectly via springs between the detection mass elements in such a way that there is a mechanical coupling of the two substructures in the drive direction and parallel and anti-parallel vibration modes are formed in the x direction.
  • the detection mass elements on the other hand can also be connected indirectly via springs between the drive mass elements in such a way that a mechanical coupling with of the substructures detection direction is present and parallel and antiparallel vibration modes are formed.
  • the plate capacitor structures connected to the movable structure can be designed with or without a central web.
  • a central web serves to avoid comb wave oscillations, which can lead to undesired signal fluctuations in the electrical evaluation.
  • a mechanical coupling in the drive direction and in the detection direction can also be achieved by suitable coupling spring constructions between the Conolis mass elements, these coupling spring constructions having a soft design in the drive direction and the detection direction.
  • the individual masses are preferably designed as closed frame structures, which increases the stability and ensures that the frequency of the undesired out-of-plane vibration modes is in a more favorable range.
  • the masses are designed as open frame structures, it is preferably possible to compensate for the moments by a suitable choice of spring attachment points and a suitable design of the frames.
  • the mass elements can be perforated (as a framework) or non-perforated.

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Abstract

Die Erfindung schafft einen mikromechanischen Drehratensensor mit einem ersten Coriolis-Massenelement (2a) und einem zweiten Coriolis-Massenelement (2b), welche über einer Oberfläche eines Substrats (100) angeordnet sind; einer Antriebseinrichtung, durch die das erste Coriolis-Massenelement (2a) und das zweite Coriolis-Massenelement (2b) zu Schwingungen entlang einer ersten Achse (x) antreibbar sind; und einer Erfassungseinrichtung, durch die Auslenkungen des ersten Coriolis-Massenelements (2a) und des zweiten Coriolis-Massenelements (2b) entlang einer zweiten Achse (y), die senkrecht zur ersten Achse (x) ist, aufgrund einer entsprechend wirkenden Coriolis-Kraft erfaßbar sind; wobei die erste Achse (x) und die zweite Achse (y) parallel zur Oberfläche des Substrats (100) verlaufen; die Erfassungseinrichtung eine erste Erfassungs-Masseneinrichtung (3a, 3a`) und eine zweite Erfassungs-Masseneinrichtung (3b, 3b`) aufweist; und die Schwerpunkte des ersten Coriolis-Massenelements (2a), des zweiten Coriolis-Massenelements (2b), der ersten Erfassungs-Masseneinrichtung (3a, 3a`) und der zweiten Erfassungs-Masseneinrichtung (3b, 3b`) im Ruhezustand in einem gemeinsamen Massenschwerpunkt (SP) zusammen fallen.

Description

M romechanischer Drehratensensor
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikromechanischen Drehratensensor.
Aus der US-A-5, 728, 936 ist ein Drehratensensor bekannt, bei dem auf der Oberflache eines Substrats ein erstes und ein zweites Coriolis-Element angeordnet sind. Die Coriolis- Elemente werden zu Schwingungen entlang einer ersten Achse angeregt. Die Auslenkungen der Coriolis-Elemente aufgrund der Coriolis-Kraft entlang einer zweiten Achse, die ebenfalls parallel zum Substrat ist, werden nachgewiesen.
Die DE 198 32 906 Cl beschreibt einen kapazitiven Drehra- tensensor bestehend aus einer federnd gelagerten spiegel- symmetπsch ausgebildeten seismischen Masse, an der kammartig Elektroden befestigt sind. Es sind mindestens zwei Gruppen von spiegelsymmetrisch angeordneten kammartigen Gε- genelektroden vorgesehen, die jeweils an einem Trager befe- stigt sind und zwischen die an der seis iscnen Masse befestigten Elektroden eingreifen. Die Trager der Gegenelektroden sind allein im Bereich der Symmetrieachse am nachstlie- genden Punkt auf einem Keramiktrager befestigt. Weiterhin ist ein Rahmen vorgesehen, an dem über zwei Blattfedern die seismische Masse befestigt ist. Zwei Aktoren dienen zur Schwingungsanregung des Rahmens, der integrierte Schwingfedern aufweist und der mindestens an zwei Haltepunkten auf dem Keramikträger befestigt ist.
Die EP 0 775 290 31 offenbart einen Drehratensensor bestehend aus mindestens zwei Schwingmassen, welche über Federelemente miteinander zu einem schwingungsfähigen System verbunde .sind, welches auf einem Substrat gehaltert wird. Weiterhin sind Aktoren zum Anregen von Schwingungen sowie mindestens ein Aufnehmer für den Nachweis der Corioliskraft vorgesehen'. Die Federelemente und die Schwingmassen sind derart angeordnet und ausgebildet, dass das schwingungsfähige System nur Schwingungen in mindestens zwei Schwin- gungsmoden parallel zur Substratebene ausführen kann, wobei eine Mode als Anregungsmode der Schwingungsanregung dient und die zweite vorzugsweise dazu orthogonale Mode als De- tektionsmode bei Drehung um eine Achse senkrecht zum Substrat zur Corioliskräfte angeregt wird.
Aus M. Lutz, W. Golderer, J. Gerstenmeier, J. Marek, B. Maihöfer und D. Schubert, A Precision Yaw Rate Sensor in Silicon Micromachining; SAE Technical Paper, 980267 und aus K. Funk, A. Schilp, M. Offenberg, B. Elsner, und F. Lärmer, Surface-micromachining of Resonant Silicon Structures; The 8th International Conference on Solid-State Sensors and Ac- tuators, Eurosensors IX, Stockholm, Schweden, 25.-29. Juni 1995, Seiten 50-52 sind weitere Drehratensensoren bekannt. Ein Nachteil der bekannten Drehratensensoren liegt m der Sensitivitat der Strukturen gegenüber Storbeschleunigungen, insbesondere gegenüber Drehbeschleunigungen um die sensitive Achse, sowie in der unzureichenden Robustheit der Struk- turen.
Ein Grund für die Sensitivitat gegenüber Storbeschleunigungen ist insbesondere in der geringen Arbeitsfrequenz dieser Drehratensensoren (1,5 kHz bis 6 kHz) begründet, da in die- sem Frequenzbereich im Kraftfahrzeug Storbeschleunigungen mit nicht zu vernachlässigenden Amplituden auftreten können .
Ein weiterer Grund ist mit den Funktionsprinzipien von Drehratensensoren verknüpft. Bei einem bestimmten Sensortyp i d außer durch eine (gewünschte) äußere Drehgeschwindigkeit um die sensitive Achse auch durch eine Drehbeschleunigung um dieselbe Achse ein Messsignal ausgelost. Die bekannten Drehratensensoren sind daher besonders empfindlich auf diese Art von Storbeschleumgung.
Die niedrigen Arbeitsfrequenzen sind ebenfalls ein Grund für die unzureichende Robustheit der Drehratensensoren, insbesondere was die Fallsicherheit betrifft. Ein weiterer Grund fαr die unzureichende Robustheit liegt in einer komplizierten Prozessfuhrung, beispielsweise einer Kombination von Bulk- und Oberflachenmikromechamk. VORTEILE DER ERFINDUNG
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, daß die Schwerpunkte des ersten Coriolis- Massenelements, des zweiten Coriolis-Massenelements, der ersten Erfassungs-Masseneinrichtung und der zweiten Erfas- sungs-Masseneinrichtung im Ruhezustand in einem gemeinsamen Massenschwerpunkt zusammenfallen. Betreibt man einen derartig aufgebauten Drehratensensor mit einer gegenphasigen An- regung, welche eine entgegengesetzte Auslenkung der ersten Erfassungs-Masseneinrichtung und der zweiten Erfassungs- Masseneinrichtung unter dem Einfluß einer Corioliskraft bewirkt, so lassen sich Fremdeinflüsse von externen Linearbeschleunigungen oder Zentrifugalbeschleunigungen beseitigen, da diese lediglich eine gleichgerichtete Auslenkung der ersten Erfassungs-Masseneinrichtung und der zweiten Erfas- sungs-Masseneinrichtung nach sich ziehen. Außerdem bewirken Drehbeschleunigungen um die Sensierachse keine Auslenkung und haben somit keinen Einfluß.
Der erfindungsgemäße mikromechanische Drehratensensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist also gegenüber den bekannten Losungsansätzen den besonderen Vorteil auf, daß Störempfindlichkeit und Querempfindlichkeit, Robustheit so- wie Auflösungsbereich (Fahrdynamikbεreich) stark verbessert sind. Erreicht wird dies durch die Wahlmöglichkeit einer hohen Arbeitsfrequenz und durch, die speziellen symmetrischen Ausführungen der Sensormassenelemente. Die beschriebene Struktur ist für eine Fertigung in reiner Oberflachenmikromechanik ausgelegt, eine Umsetzung der Funktionsprinzipien auf andere Technologien (Bulk-Mikro- mechanik, LIGA, etc.) ist ]edoch leicht möglich. Das Sen- sorelement ist derart gestaltet, dass gegenüber einem Sili- ziumsubstrat, welches gleichzeitig als Referenz-Koordinatensystem dient, beweglich aufgehängte seismische Massen parallel zur Substratebene in Schwingungen versetzt werden. Eine um die Substratnormale wirkende äußere Drehrate er- zeugt eine Coriolis-Beschleunigung auf die bewegten Massen senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zur Substratnormalen, das heißt ebenfalls parallel zur Substratebene. Es handelt sich demnach bei dem hier beschriebenen System um ein In-Plane/In-Plane-Lmearschwingersystem.
Bei der hier beschriebenen Struktur kommen gleichzeitig das Stimmgabelprinzip sowie das mverse Stimmgabelprinzip zur Geltung. Die beschriebene Struktur ist für Arbeitsfrequenzen > 10 kHz ausgelegt. Dies fuhrt zu einer weiteren Reduk- tion der Storempfmdlichkeit der Sensorelemente für den
Fall eines Einsatzes im Automobilbereich, da insbesondere Storbeschleunigungen im Fahrzeug m diesem Frequenzbereich deutlich reduziert sind gegenüber dem bisher genutzten Frequenzbereich von typischerweise 1,5 kHz bis 6 kHz. Die Wahl der Arbeitsfrequenz fuhrt weiterhin zu wesentlich robusteren Sensorstrukturen mit erhöhter Fallsicherheit . Eine Aufhangung an zahlreichen gefalteten Federelementen tragt ebenfalls zur Robustheit bei. Als Funktionsprinzip werden hier sowohl das Stimmgabelprm- zip als auch das mverse Stimmgabelprinzip realisiert. Bei der Ausfuhrungsform fallen die Massenschwerpunkte der Einzelmassen in Ruhelage mit dem Masseschwerpunkt der gesamten Schwingstruktur in Ruhelage zusammen. Der Antrieb und die Detektion erfolgen bevorzugt orthogonal zueinander in der Substratebene um den gemeinsamen Masseschwerpunkt. Die Lage des Masseschwerpunkts der gesamten Schwingstruktur ist bezüglich des Substrats im Normalbetrieb zeitinvariant. Der Vorteil dieses Funktionsprinzips gegenüber den bekannten Prinzipien besteht darin, dass im Idealfall sowohl eine Drehbeschleunigung um die Z-Achse keinen Messeffekt hervorruft als auch bei geeigneter Auslegung Zentrifugalbeschleunigungen um die Z-Achse und Linearbeschleunigungen m Sen- siemchtung ebenfalls keinen Messeffekt hervorrufen, wodurch weitere Storquellen unterdruckbar sind.
In den Unteranspruchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen αes m Anspruch 1 angegebenen i- kromechanischen Drehratensensors.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Erfassungs-Masseneinnchtung über erste Federn, die entlang der ersten Achse weich und entlang der zweiten Achse hart aus- gebildet sind, mit dem ersten Coπolis-Massenelement verbunden und über zweite Federn, die entlang der ersten Achse hart und entlang der zweiten Achse weich ausgebildet smα, mit dem Substrat verbunden. Gleichzeitig ist die zweite Erfassungs-Masseneinnchtung über dr±tte Federn, die entlang der ersten Achse weich und entlang der zweiten Achse hart ausgebildet sind, mit dem zweiten Coriolis-Massenelement verbunden und über vierte Federn, die entlang der ersten Achse hart und entlang der zweiten Achse weich ausgebildet sind, mit dem Substrat verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Antriebseinrichtung eine erste Antriebs-Massenεmrichtung und eine zweite Antnebs-Massenemπchtung auf, wobei die Schwerpunkte der ersten Antnebs-Massenemrichtung und der zweiten Antnebs-Massenemrichtung im Ruhezustand ebenfalls im gemeinsamen Massenschwerpunkt zusammenfallen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die erste Antnebs-Massenemrichtung ein erstes Antriebs-
Massenelement und ein zweites Antriebs-Massenelement und die zweite Antnebs-Massenemrichtung ein drittes Antriebs- Massenelement und ein viertes Antriebs-Massenelement auf, welche über einen eweiligen Kammantrieb einzeln antreibbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind das erste und zweite Antriebs-Massenelement über fünfte Federn, die entlang der ersten Achse hart und entlang der zweiten Acnse weich ausgebildet sind, mit dem ersten Coriolis- Massenelement verbunden und über sechste Federn, die entlang der ersten Achse weich und entlang der zweiten Achse hart ausgebildet sind, mit dem Substrat verbunden. Gleichzeitig sind das dritte und vierte Antriebs-Massenelement über siebente Federn, die entlang der ersten Achse hart und entlang der zweiten Achse weich ausgebildet sind, mit dem zweiten Coriolis-Massenelement verbunden und ber achte Federn, die entlang der ersten Achse weich und entlang der zweiten Achse hart ausgebildet sind, mit dem Substrat verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist das erste Coriolis-Massenelement die Gestalt eines geschlosse- nen polygonalen Rahmens, vorzugsweise eines im wesentlichen quadratischen Rahmens, auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das zweite Coriolis-Massenelement innerhalb des ersten Corio- lis-Massenelements angeodnet und weist eine polygonale Gestalt, vorzugsweise eine im wesentlichen quadratische Gestalt, auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind das er- ste Coriolis-Massenelement und das zweite Coriolis-Massenelement durch die Antriebseinrichtung zu gegenphasigen Schwingungen entlang einer ersten Achse antreibbar und die erste Erfassungs-Masseneinnchtung und die zweite Erfassungs-Masseneinnchtung aufgrund der wirkenden Coπolis- Kraft in verschiedene Ricntungen entlang der zweiten Achse auslenkbar .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weisen die erste Erfassungs-Masseneinnchtung ein erstes Erfassungs- Massenelement und ein zweites Erfassungs-Massenelement und die zweite Erfassungs-Masseneinrichtung ein drittes Erfassungs-Massenelement und ein viertes Erfassungs-Massenelement auf, die jeweils eine Mehrzahl von Fingern haben, die entlang der zweiten Achse angeordnet sind, und daß an den Fingern bewegliche Elektroden vorgesehen sind, welche mit auf dem Substrat fest verankerten Elektroden zur Erfassung der Auslenkungen zusammenwirken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind das erste Antriebs-Massenelement und das dritte Antriebs-Massenelement sowie das zweite Antriebs-Massenelement und das vierte Antriebs-Massenelement paarweise durch eine jeweilige Verbindungsfeder, welche entlang der ersten Achse weich und vorzugsweise entlang der zweiten Achse hart ausgebildet ist, miteinander gekoppelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind das erste Erfassungs-Massenelement und das dritte Erfassungs- Massenelement sowie das zweite Erfassungs-Massenelement und das vierte Erfassungs-Massenelement paarweise durch eine jeweilige Verbindungsfeder, welche vorzugsweise entlang der ersten Achse hart und entlang der zweiten Achse weich ausgebildet ist, miteinander gekoppelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine mechanische Kopplung entlang der x-Achse und entlang der y- Achse durch eine Koppelfedereinrichtung zwischen den Corio- lis-Massenelementen vorgesehen, wobei die Koppεlfederein- richtung entlang der x-Achse und entlang der y-Achse weich gestaltet ist.
ZEICHNUNGEN
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausfuhrungsform des erfindungsge aßen mikromechanischen Drehratensensors.
BESCHREIBUNG DER AUSFUHRUNGSBEISPIELE
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausfüh- rungsform des erfindungsgemaßen mikromechanischen Drehratensensors .
Es sollte hier erwähnt werden, dass aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht samtliche entsprechende Elemente in Figur 1 mit Bezugszeichen versehen worden sind.
In Figur 1 bezeichnet la ein erstes Antriebs-Massenelement, la ' ein zweites Antriebs-Massenelement, lb ein drittes Antriebs-Massenelement und lb λ ein viertes Antriebs-Massenelement. 2a ist ein erstes Coriolis-Massenelement und 2b ein zweites Coriolis-Massenelement. 3a bezeichnet ein erstes Erfassungs-Massenelement, 3a ein zweites Erfassungs- Massenelement, 3b ein drittes Erfassungs-Massenelement und 3b ein viertes Erfassungs-Massenelement.
Wie aus Figur 1 deutlich hervorgeht, sind sämtliche funk- tionellen Massenelemente la, la 1b, lb , 2a, 2b, 3a, 3aΛ, 3b, 3b derart symmetrisch angeordnet, dass ihr Schwerpunkt in einem gemeinsamen Masseschwerpunkt SP zusammenfallt, welcher im Zentrum der Schwingstruktur liegt. Alle Einzelmassen sind beweglich über dem Substrat 100 aufgehängt. Der gewählte symmetrische Aufbau sorgt neben der Einstellung des gemeinsamen Masseschwerpunkts auch für eine Unempf d- lichkeit gegenüber Prozesstoleranzen.
Im Folgenden wird zunacnst der Antrieb des ersten und zwei- ten Coriolis-Massenelements 2a, 2b beschrieben, von denen das erste 2a eine geschlossene Rahmenstruktur aufweist und das zweite 2b eine im Wesentlichen quadratische Form mit daran angehängten rechtwinklmgen Wmkelfortsatzen aufweist .
Die Antnebs-Massenelemente la, lb bzw. laλ, lb λ sind über eine jeweilige Verbindungsfeder 9 bzw. 9 aneinander gekoppelt. Die Verbindungsfeder 9 bzw. 9λ ist entlang einer ersten Achse x weich gestaltet und vorzugsweise entlang einer zweiten dazu senkrechten Achse y hart gestaltet. Die Achsen x, y bilden eine Ebene, welche parallel zur Ebene eines betreffenden Substrats 100 verlauft, über dem die Schwingstruktur aufgehängt ist. Senkrecht aus der Zeichenebene heraus, also als Normale zur Substratoberflacne, ist die Z- Achse orientiert, um die die Drehrate nach dem Coriolis- Prinzip erfasst werden soll.
Jedes der Antriebs-Massenelemente la, lb, la l v weist einen zugehörigen Kammantrieb auf, mit welchem eine Linearbewegung entlang der x-Achse angeregt werden kann. Der jeweilige Kammantrieb umfasst feste Elektroden 12a, 12b, 12a 12bλ, welche auf dem Substrat 100 verankert sind, sowie bewegliche Elektroden 13a, 13b, 13a', 13b welche an den betreffenden Antriebs-Massenele enten la, lb, la lb angebracht sind.
Die Antriebs-Massenelemente la, lb, la lb λ sind auf der der Verbindungsfeder 9 bzw. 9V abgewandten Seite über Ver- ankerungsfedern 5a, 5b, 5a 5b auf dem Substrat 100 verankert. Bezugszeichen 18 bezeichnet Verankerungen für die Federn 5a, 5b, 5a 5b λ . Diese Verankerungsfedern 5a, 5b, 5a 5b v sind entlang der x-Achse weich und vorzugsweise entlang der y-Achse hart gestaltet, um eine Auslenkung der Antriebs-Massenelemente la, la lb, lb1* entlang der y-
Achse zu vermeiden und quasi nur eine eindimensionale Bewegung entlang der x-Achse zu ermöglichen.
Mittels Verbindungsfedern 8a, 8a λ sind das erste bzw. zwei- te Antriebs-Massenelement la bzw. lax an ihren Längsenden jeweils mit dem äußeren rahmenformigen Coriolis-Massenelement 2a verbunden. Diese Federn 8a, 8a sind derart gestaltet, dass sie entlang der x-Achse hart und entlang der y-Achse weich sind. Dementsprechend folgt das Coriolis- Massenelement 2a der x-3ewegung der Antriebs-Massenelemente la bzw. la λ .
In analoger Weise sind die Langsenden der Antriebs-Massen- elemente lb, lb x über Verbindungsfedern 8b, 8b' mit den W kelfortsatzen des zweiten Conolis-Massenelements 2b verbunden. Auch diese Verbindungsfedern 8b, 8b sind entlang der x-Achse hart und entlang der y-Achse weich ausgebildet. Daher folgt das Coriolis-Massenelement 2b der x- Bewegung der Antriebs-Massenelemente lb, lb .
Somit lasst sich ein symmetrischer Antrieb der Coπolis- Massenelemente 2a, 2b bewerkstelligen, welcher - wie spater erläutert wird - zweckmaßigerweise derart ausgelegt ist, dass er gegenphasige Schwingungen der Coriolis - Massenelemente 2a, 2b bewirkt.
Als Nächstes werden die Erfassungs-Massenelemente 3a, 3a , 3b, 3b v naher erläutert. Die Erfassungs-Massenelemente 3a, 3ax, 3b, 3b λ weisen jeweils eine Mehrzahl von Fingern F auf, welche ineinander greifen und welche hinsichtlich der Erfassungs-Massenelemente 3a, 3b bzw. 3a 3b gegeneinander gerichtet sind. Die Erfassungs-Massenelemente 3a, 3b bzw. 3a 3b λ sind in ihrer Mitte jeweils über eine Verbin- dungsfeder 10 bzw. 10 s miteinander verbunden. Die Verbindungsfeder 10 bzw. 10 ist entlang der y-Achse weich gestaltet und vorzugsweise entlang der x-Achse hart gestaltet. Die einzelnen Finger F sind entlang der y-Achse orientiert, und weisen bewegliche Elektroden 16a, 16b, 16a 16b λ auf, welche mit auf dem Substrat 100 fest verankerten Elektroden 14, 14 λ zur Erfassung der Auslenkungen entlang der y-Achse nach dem Differentialkondensator-Prinzip zusammenwirken .
Das erste und zweite Erfassungs-Massenelement 3a, 3a λ ist über jeweilige Verbindungsfedern 7a, 7a an seinen Längsenden mit dem ersten Coriolis-Massenelement 2a verbunden. Diese Federn 7a, 7a v sind entlang der x-Achse weich ausge- bildet und entlang der y-Achse hart ausgebildet.
In analoger Weise sind das dritte Erfassungs-Massenelement 3b und das vierte Erfassungs-Massenelement 3b durch Verbindungsfedern 7b, 7b v mit den Winkelfortsätzen des zweiten Coriolis-Massenelements 2b verbunden. Auch diese Verbindungsfedern 7b, 7b ' sind entlang der x-Achse weich und entlang der y-Achse hart ausgebildet. Diese Federn 7a, 7a 7b, 7b' ermöglichen, dass die entlang der y-Achse auf die Coriolis-Massenelemente 2a, 2b wirkende Coriolis-Kraft auf die Erfassungs-Massenelemente 3a, 3a Λ , 3b, 3b ' übertragen wird. Verankerungsfedern 6a, 6b, 6aλ, 6b , mit denen die Erfassungs-Massenelemente 3a, 3a x, 3b, 3b mit dem Substrat 100 verbunden sind, verhindern andererseits, dass die Antriebsbewegung entlang der x-Achse auf die Erfassungs- Massenelemente 3a, 3a 3b, 3b λ übertragen wird. Bezugszeichen 18 bezeichnet Verankerungen für die Federn 6a, βb, 6a \. 6b . Nach alledem weist die vorliegende Struktur eine doppelte Entkopplung der Coriolis-Massenelemente 2a, 2b einerseits gegenüber dem Antrieb und andererseits gegenüber der Erfassung auf .
In der vorliegenden Sensorstruktur erfolgt die Detektion an einer ruhenden Struktur, was bedeutet, dass der Teil der Massen, das heißt die Erfassungs-Massenelemente, welche eine Elektrode der Plattenkondensator-Anordnung bildet, im Wesentlichen keine Antriebsbewegung ausführt. Der hier beschriebene Drehratensensore ist ein Linearschwinger-System, bei dem sowohl der Antrieb als auch die Detektion in der Substratebene erfolgen.
Wie bereits oben angedeutet, erfolgt die Anregung der
Struktur bevorzugt im antiparallelen Antriebsmode, was bedeutet, dass sich die Antriebs-Massenelemente la und lb bzw. la λ und lb und demzufolge auch die Coriolis - Massenelemente 2a, 2b gegenphasig bewegen. Die bei einer äußeren Drehrate um die Z-Achse auftretenden Coriolis-Beschleuni- gungen sind dann ebenfalls gegenphasig und führen bei geeigneter Auslegung der Strukturen zu einer Anregung eines antiparallelen Erfassungsmodus. Mit anderen Worten werden bei einer bestimmten Drehrichtung die Erfassungs-Massen- elemente 3a und 3a Λ in die positive y-Richtung und 3b und 3bλ in die negative y-Richtung ausgelenkt.
Der dadurch erzeugte erwünschte Messeffekt kann dann durch geeignete Auswertung direkt unterschieden werden von einem unerwünschten Storeffekt, welcher durch eine äußere Lmear- bescnleunigung in y-Richtung oder einer Zentrifugalbeschleunigung hervorgerufen wird, welche jeweils gleichphasig auf die Erfassungs-Massenelemente beider Teilstrukturen wirken wurden.
Hinzu kommt, daß eine Drehbeschleunigung um die Sensierach- se zur keiner Auslenkung der Erfassungs-Massenεlemente in der Sensiemchtung fuhrt.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschrankt, sondern auf vielfaltige Weise modifi- zierbar .
Die Coπolis-Massenelemente können, müssen aber nicht, zur weiteren Stabilisierung über zusätzliche Federn am Substrat aufgehängt sein.
Die Antriebs-Massenelemente können auch indirekt über Federn zwischen den Erfassungs-Massenelementεn so verbunden sein, dass eine mechaniscne Kopplung beider Teilstrukturen in Antriebsrichtung vorliegt und es zur Ausbildung von parallelen und antiparallεlen Schwingungsmoden in x-Richtung kommt.
Die Erfassungs-Massenelemente andererseits können auch indirekt über Federn zwischen den Antriebs-Massenelementen derart verbunden sein, dass eine mechanische Kopplung bei- der Teilstrukturen Detektionsrichtung vorliεgt und es zur Ausbildung von parallelen und antiparallelen Schwingungsmoden kommt .
Die Auslegung der an der beweglichen Struktur verbundenen Plattenkondensator-Strukturen kann mit oder ohne Mittelsteg erfolgen. Ein Mittelsteg dient zur Vermeidung von Kammfm- ger-Schwmgungen, welche zu unerwünschten Signalschwankungen in der elektrischen Auswertung fuhren können.
Eine mechanische Kopplung in Antriebsrichtung und in Erfassungsrichtung kann auch durch geeignete Koppelfederkonstruktionen zwischen den Conolis-Massenelementen erzielt werden, wobei diese Koppelfederkonstruktionen in Antriebs- nchtung und m Erfassungsnchtung weich zu gestalten sind.
Die Einzelmassen sind bevorzugt als geschlossene Rahmenstrukturen ausgelegt, was die Stabilität erhöht und dafür sorgt, dass die Frequenz der unerwünschten Out-of-plane- Schwingungsmoden einem gunstigeren Bereich liegt.
Bei einer Ausfuhrung der Massen als offene Rahmenstrukturen ist bevorzugt ein Mo entenausgleich durch eine geeignete Wahl der Federanknupfungspunkte als auch eine geeignete Auslegung der Rahmen erreichbar.
Die Massenelemente können perforiert (als Fachwerk) oder nicht-perfonert ausgelegt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Mikromechanischer Drehratensensor mit:
einem ersten Coriolis-Massenelement (2a) und einem zweiten Coriolis-Massenelement (2b) , welche über einer Oberfläche eines Substrats (100) angeordnet sind;
einer Antriebseinrichtung, durch die das erste Coriolis- Massenelement (2a) und das zweite Coriolis-Massenelement (2b) zu Schwingungen entlang einer ersten Achse (x) antreibbar sind; und
einer Erfassungseinrichtung, durch die Auslenkungen des er- sten Coriolis-Massenelements (2a) und des zweiten Coriolis- Massenelements (2b) entlang einer zweiten Achse (y) , die senkrecht zur ersten Achse (x) ist, aufgrund einer entsprechend wirkenden Coriolis-Kraft erfaßbar sind;
wobei
die erste Achse (x) und die zweite Achse (y) parallel zur Oberfläche des Substrats (100) verlaufen; die Erfassungseinrichtung eine erste Erfassungs-Masseneinrichtung (3a, 3a') und eine zweite Erfassungs-Masseneinrichtung (3b, 3b') aufweist; und
die Schwerpunkte des ersten Coriolis-Massenelements (2a) , des zweiten Coriolis-Massenelements (2b), der ersten Erfas- sungs-Masseneinrichtung (3a, 3a') und der zweiten Erfas- sungs-Masseneinrichtung (3b, 3b') im Ruhezustand in einem gemeinsamen Massenschwerpunkt (SP) zusammenfallen.
2. Mikromechanischer Drehratensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da-ß
die erste Erfassungs-Masseneinrichtung (3a, 3a') über erste Federn (7a, 7a'), die entlang der ersten Achse (x) weich und entlang der zweiten Achse (y) hart ausgebildet sind, mit dem ersten Coriolis-Massenelement (2a) verbunden ist und über zweite Federn (6a, 6a'), die entlang der ersten Achse (x) hart und entlang der zweiten Achse (y) weich aus- gebildet sind, mit dem Substrat (100) verbunden ist; und
die zweite Erfassungs-Masseneinrichtung (3b, 3b') über dritte Federn (7b, 7b'), die entlang der ersten Achse (x) weich und entlang der zweiten Achse (y) hart ausgebildet sind, mit dem zweiten Coriolis-Massenelement (2b) verbunden ist und über vierte Federn (6b, 6b'), die entlang der ersten Achse (x) hart und entlang der zweiten Achse (y) weich ausgebildet sind, mit dem Substrat (100) verbunden ist.
3. Mikromechanischer Drehratensensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung eine erste Antriebs-Masseneinrichtung (la, la') und eine zweite Antriebs-Masseneinrichtung (lb, lb ' ) aufweist und die Schwerpunkte der ersten Antriebs-Masseneinrichtung (la, la') und der zweiten Antriebs-Masseneinrichtung (lb, lb') im Ruhezustand ebenfalls im gemeinsamen Massenschwerpunkt (SP) zusammenfallen.
4. Mikromechanischer Drehratensensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Antriebs-Masseneinrichtung (la, la') ein erstes Antriebs-Massenelement (ϊa) und ein zweites Antriebs-Massenelement (la') und die zweite Antriebs-Masseneinrichtung (lb, lb ' ) ein drittes Antriebs- Massεnelement (lb) und ein viertes Antriebs-Massenelement (lb') aufweist, welche über einen jeweiligen Kammantrieb (12a, 12b, 13a, 13b, 12a \ 12b', 13a', 13b') einzeln antreibbar sind.
5. Mikromechanischer Drehratensensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Antriebs- Massenelement (la, la') über fünfte Federn (8a, 8a'), die entlang der ersten Achse (x) hart und entlang der zweiten Achse (y) weich ausgebildet sind, mit dem ersten Coriolis- Massenelement (2a) verbunden sind und über sechste Federn (5a, 5a'), die entlang der ersten Achse (x) weich und entlang der zweiten Achse (y) hart ausgebildet sind, mit dem Substrat (100) verbunden sind; und das dritte und vierte Antriebs-Massenelement (lb, lb') über siebente Federn (8b, 8b'), die entlang der ersten Achse (x) hart und entlang der zweiten Achse (y) weich ausgebildet sind, mit dem zweiten Coriolis-Massenelement (2b) verbunden sind und über achte Federn (5b, 5b'), die entlang der ersten Achse (x) weich und entlang der zweiten Achse (y) hart ausgebildet sind, mit dem Substrat (100) verbunden sind.
6. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Coriolis- Massenelement (2a) die Gestalt eines geschlossenen polygonalen Rahmens, vorzugsweise eines im wesentlichen quadratischen Rahmens, aufweist.
7. Drehratensensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, daß das zweite Coriolis-Massenelement (2b) innerhalb des ersten Coriolis-Massenelements (2a) angeodnet ist und eine polygonale Gestalt, vorzugsweise eine im wesentlichen quadratische Gestalt, aufweist.
8. Drehratensensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Coriolis-Massenelement (2a) und das zweite Coriolis-Massenelement (2b) durch die Antriebseinrichtung zu gegenphasigen Schwingungen entlang einer ersten Achse (x) antreibbar sind und die erste Erfassungs- Masseneinrichtung (3a, 3a') und die zweite Erfassungs- Masseneinrichtung (3b, 3b') aufgrund der wirkenden Corio- lis-Kraft in verschiedene Richtungen entlang der zweiten Achse (y) auslenkbar sind.
9. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erfassungs- Masseneinrichtung (3a, 3a') ein erstes Erfassungs-Massenelement (3a) und ein zweites Erfassungs-Massenelement (3a') und die zweite Erfassungs-Masseneinrichtung (3b, 3b') ein drittes Erfassungs-Massenelement (3b) und ein viertes Erfassungs-Massenelement (3b' ) aufweisen, die jeweils eine Mehrzahl von Fingern (F) haben, die entlang der zweiten Achse (y) angeordnet sind, und daß an den Fingern (F) be- wegliche Elektroden (16a, 16b, 16a', 16b') vorgesehen sind, welche mit auf dem Substrat (100) fest verankerten Elektroden (14, 14') zur Erfassung der" Auslenkungen zusammenwirken .
10. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antriebs-Massenelement (la) und das dritte Antriebs-Massenelement (lb) sowie das zweite Antriebs-Massenelement (la') und das vierte Antriebs-Massenelement (lb') paarweise durch eine jeweilige Verbindungsfeder (9, 9'), welche entlang der ersten Achse (x) weich und vorzugsweise entlang der zweiten Achse (y) hart ausgebildet ist, miteinander gekoppelt sind.
11. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Anspru- ehe 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Erfassungs-Massenelement (3a) und das dritte Erfassungs- Massenelement (3b) sowie das zweite Erfassungs-Massenelement (3a') und das vierte Erfassungs-Massenelement (3b') paarweise durch eine jeweilige Verbindungsfeder (10, 10'), welche vorzugsweise entlang der ersten Achse (x) hart und entlang der zweiten Achse (y) weich ausgebildet ist, miteinander gekoppelt sind.
12. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische Kopplung entlang der x-Achse und entlang der y-Achse durch eine Koppelfedereinrichtung zwischen den Coriolis-Massenelementen (2a, 2b) vorgesehen ist, wobei die Koppelfedereinrichtung entlang der x-Achse und entlang der y-Achse weich gestaltet ist .
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