WO2009112526A1

WO2009112526A1 - Sensoreinrichtung zum erfassen wenigstens einer drehrate einer drehbewegung

Info

Publication number: WO2009112526A1
Application number: PCT/EP2009/052866
Authority: WO
Inventors: Bernhard Schmid; Roland Burghardt; Jörg HEIMEL; Otmar Simon; Roland Hilser
Original assignee: Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2009-09-17
Also published as: CN101970987A; US20120017676A1; US8695424B2; EP2255157A1; CN101970987B; DE102009012268A1; KR20100119903A; DE102009012268B4

Abstract

Um redundante Messungen von Drehraten besonders wirtschaftlich vornehmen zu können, schlägt die Erfindung eine Sensoreinrichtung vor, die einzweiachsiges erstes Drehratensensorelement umfasst, mit dem Drehraten von Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um eine erste und eine zweite Drehratenmessachse erfassbar sind, wobei die ersteund die zweite Drehratenmessachse orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Die Sensoreinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoreinrichtung wenigstens ein weiteres Drehratensensorelement umfasst, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegungder Sensoreinrichtung um eine Drehratenmessachse erfassbar ist, die zusammen mit der ersten und der zweiten Drehratenmessachse in einer Ebene liegt.

Description

Sensoreinrichtung zum Erfassen wenigstens einer Drehrate einer Drehbewegung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, umfassend ein zweiachsiges erstes Drehratensensorelement, mit dem Drehraten von Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um eine erste und eine zweite Drehratenmessachse erfassbar sind, wobei die erste und die zweite Drehratenmessachse orthogonal zueinander ausgerichtet sind.

Hintergrund der Erfindung

Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet von Drehratensensoren liegt im Automobilbereich, in welchem die Drehratensensoren insbesondere für eine Ermittlung der Bewegung eines Fahrzeugs eingesetzt werden können. Beispielsweise kann hierbei die Gierrate, die Wankrate und/oder die Nickrate eines Fahrzeugs gemessen werden. Die Drehraten können beispielsweise in Fahrerdynamikregelungen herangezogen werden, um den Fahrzustand des Fahrzeugs zu bestimmen und das Fahrzeug im Bedarfsfall mittels geeigneter Ein- griffsmethoden zu stabilisieren, bevor ein gefährlicher Fahrzustand bzw. eine gefährliche Verkehrssituation eintritt. Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass Sicherheitssysteme auf eine oder mehrere gemessene Drehraten zurückgreifen, um Sicherheitsmittel des Fahrzeugs anzusteuern. Beispielsweise kann ein drohender Überschlag des Fahrzeugs anhand der gemessenen Wank- rate ermittelt werden. Daraufhin können etwa Überrollschutzsysteme aktiviert werden, um die Fahrzeuginsassen zu schützen. Insbesondere bei der Verwendung einer gemessener Drehraten in einem sicherheitskritischen System eines Kraftfahrzeug ist eine zuverlässige Bestimmung der Drehrate wichtig, um die korrekte Funktion des Systems sicherzustellen. Zu diesem Zweck können redundante Messungen der Drehraten vorge- nommen werden, so dass aus dem Vergleich mehrerer Messwerte auf deren Plausibilität geschlossen werden kann.

Zur redundanten Messung von Drehraten können mehrere eigenständige Sensoreinrichtungen eingesetzt werden. Dies ist jedoch wirtschaftlich nachteilig, da für jede Sensoreinrichtung jeweils die vollen Produktionskosten entstehen und die Sensoreinrichtungen separat in das Kraftfahrzeug integriert werden müssen. Aus der US 6 462 530 B1 geht ein Drehratensensor hervor, der ein Bauteil mit mehreren Drehratensensorelementen umfasst, die bei einer geeigneten Anordnung eine redundante Messungen von Drehraten ermöglichen. Hierdurch wird die Integration der Drehratensensorelemente in ein Kraftfahrzeug vereinfacht und Komponenten des Drehratensensors, wie beispielsweise eine Spannungsversorgung, können von mehreren Drehratensensorelementen gleichzeitig genutzt werden.

Darstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Wirtschaftlichkeit einer redundanten Messung von Drehraten weiter zu verbessern.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weiterbildungen der Sensoreinrichtung sind in den abhängigen Ansprüche angegeben.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Sensorelement vorgeschlagen, das ein zweiachsiges erstes Drehratensensorelement umfasst, mit dem Drehraten von Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um eine erste und eine zweite Drehratenmessachse erfassbar sind, wobei die erste und die zweite Drehra- tenmessachse orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Die Sensoreinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie wenigstens ein weiteres Drehratensensor- element umfasst, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um eine Drehratenmessachse erfassbar ist, die zusammen mit der ers- ten und der zweiten Drehratenmessachse in einer Ebene liegt.

Unter einer orthogonalen Ausrichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine im Wesentlichen orthogonale Ausrichtung verstanden, die jedoch, beispielsweise aufgrund fertigungsbedingter Toleranzen, in einem kleineren Winkelbereich von einer exakten Orthogonalität abweichen kann. Entsprechendes gilt im Rahmen der Erfindung für eine parallele Ausrichtung. Im gleichen Sinne ist auch eine Anordnung in einer bestimmten Ebene aufzufassen. Hierbei können zwei Achsen oder Richtungen aufgrund von geringen Abweichungen derart zueinander ausgerichtet sein, dass sie nicht exakt eine Ebene aufspan- nen. Ferner kann eine dritte Achse oder Richtung eine geringere Abweichung aufweisen, so dass sie nicht exakt in einer bestimmten Ebene liegt.

Ein Vorteil einer erfindungsgemäß ausgestalteten Sensoreinrichtung besteht darin, dass redundante Messungen einer Drehrate bezüglich wenigstens einer Drehratenmessachse vorgenommen werden können. Hierdurch ist es insbesondere möglich, eine Drehratenmessung durch eine zweite Drehratenmessung zu plausibilisieren, um beispielsweise die korrekte Funktionsweise der Sensoreinrichtung sicherzustellen. Dies ist vor allem bei einem Einsatz der Sensoreinrichtung in einem Kraftfahrzeug besonders wichtig, wenn eine erfasste Drehrate zur Ausführung sicherheitsrelevanter Funktionen herangezogen wird. In einem Kraftfahrzeug eignet sich die Sensoreinrichtung insbesondere dazu, eine oder mehrere der Drehraten aus der Gruppe umfassend eine Gierrate des Kraftfahrzeugs, eine Wankrate des Kraftfahrzeugs und eine Nickrate des Kraftfahrzeugs zu erfassen.

Aufgrund der Verwendung eines zweiachsigen Drehratensensorelements kann die Sensoreinrichtung zudem flexibel in verschiedenen Anwendungen einge- setzt werden, um Drehraten bezüglich unterschiedlicher Drehratenmessachsen zu erfassen. Hierdurch können vorteilhaft besonders hohe Volumen in der Fertigung der Sensoreinrichtung erzielt werden. Ferner können bei einem zweiachsigen Drehratensensorelement verschiedene Komponenten zur Messung von Drehraten bezüglich zweier Drehratenmessachsen eingesetzt werden. Damit wird die Wirtschaftlichkeit der Sensoreinrichtung erhöht, und es kann sogar der Einsatz der Sensoreinrichtung im Sinne eines nur einachsigen Drehratensensors wirtschaftlich umsetzbar sein.

Das erste Drehratensensorelement umfasst in einer Ausgestaltung eine transversal schwingfähige Sensorstruktur mit einer auslenkbaren Strukturmasse und einem Mittel zur Schwingungsanregung der transversal schwingfähigen Sensorstruktur entlang einer Schwingachse, wobei die Strukturmasse aufgrund von Coriolis-Kräften auslenkbar ist, die bei einer Drehung der Sensoreinrichtung um die erste und zweite Drehratenmessachse auftreten, und wobei die erste und die zweite Drehratenmessachse orthogonal zu der Schwingachse ausgerichtet sind. Eine Auslenkung der Strukturmasse bei einer Drehung der Sensoreinrichtung um die erste und die zweite Drehachse wird vorzugsweise mittels einer ersten und einer zweiten Detektionseinheit erfasst, die jeweils einer Drehraten- messachse zugeordnet sind.

Vorteilhaft wird bei dieser Ausgestaltung lediglich eine angetriebene Strukturmasse eingesetzt, um Drehraten bezüglich zweier Drehratenmessachsen zu erfassen. Dies ermöglicht ein besonders kompaktes Bauvolumen des zweiach- sigen Drehratensensorelements, das nahezu demjenigen eines einachsigen Drehratensensorelements entspricht. Im Wesentlichen kommt nur eine Detektionseinheit hinzu, die der zweiten Drehachse zugeordnet ist. Das Drehratensensorelement kommt hingegen mit einem einzigen Antriebsmittel zum Antreiben der Strukturmasse aus, wodurch neben einer kompakteren Bauform auch ein besonders effizienter Betrieb des Drehratensensorelements möglich ist. Ein entsprechendes dreiachsiges Drehratensensorelement benötigt demgegenüber aufgrund der erforderlichen Orthogonalität von Antriebsrichtung und Dreh- ratenmessachse eine zusätzliche angetriebene Strukturmasse. Dies führt dazu, dass ein dreiachsiges Drehratensensorelement höchstens sehr geringe Vorteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit aufweist - verglichen beispielsweise mit einer Kombination aus einem zweiachsigen und einem weiteren einachsigen Drehratensensorelement.

Zur Plausibilisierung einer Drehratenmessung umfasst die Sensoreinrichtung in einer Ausführungsform eine Plausibilisierungseinrichtung, die dazu ausgestaltet ist anhand eines Vergleichs einer mittels des ersten Drehratensensorelements gemessenen ersten Drehrate und einer mittels des weiteren Drehratensensorelements gemessenen zweiten Drehrate ein Plausibilitätssignal bezüglich der ersten Drehrate zu ermitteln. Der Wert des Plausibilitätssignals ist vorzugsweise ein Maß für die Plausibilität der gemessenen ersten Drehrate. Das Plausibilitätssignal kann in einer Anwendung herangezogen werden, um die gemessene Drehrate entsprechend ihrer Plausibilität verwenden zu können.

In einer Weiterbildung der Sensoreinrichtung ist die Plausibilisierungseinrich- tung dazu ausgestaltet, ein Drehratenausgangssignal bezüglich einer Drehra- tenmessachse anhand wenigstens einer mittels des ersten Drehratensensorelements gemessenen ersten Drehrate und einer mittels des weiteren Drehratensensorelements gemessenen zweiten Drehrate zu bestimmen. Vorteilhaft wird hierbei ein Drehratenausgangssignal, welches beispielsweise von einer Anwendung als Drehratensignal herangezogen werden kann, um vorgegebenen Funktionen auszuführen, aus mehreren gemessenen Drehraten bestimmt, wodurch die Zuverlässigkeit des Signals verbessert werden kann.

Eine Ausführungsform der Sensoreinrichtung sieht vor, dass das weitere Dreh- ratensensorelement als ein einachsiges Drehratensensorelement ausgeführt ist, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um eine dritte Drehratenmessachse erfassbar ist, die parallel zu der ersten oder der zweiten Drehratenmessachse ausgerichtet ist. Vorteilhaft wird hierdurch eine redundante Messung der Drehraten bezüglich der ersten oder zweiten Drehratenmessachse ermöglicht. Ein Plausibilitätssignal hinsichtlich dieser Drehraten kann in einfacher Weise beispielsweise anhand der Differenz der Drehraten bestimmt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Sensoreinrichtung ist vorgesehen, dass das weitere Drehratensensorelement als ein einachsiges Drehratensensorele- ment ausgeführt ist, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegungen der Sensor- einrichtung um eine vierte Drehratenmessachse erfassbar ist, die nicht parallel zu der ersten und zu der zweiten Drehratenmessachse ausgerichtet ist. Anhand der Drehrate, die bezüglich der vierten Drehratenmessachse erfasst wird, können mittels der Plausibilisierungseinrichtung Plausibilitätssignale hinsichtlich der Drehraten ermittelt werden, die bezüglich der ersten und zweiten Drehraten- messachse erfasst werden. Vorteilhaft ist es somit bei dieser Konfiguration möglich, Plausibilitätssignale hinsichtlich zweier Drehraten anhand lediglich einer weiteren Drehrate zu bestimmen. Die Bestimmung der Plausibilitätssignale basiert dabei vorzugsweise darauf, dass sich bei dieser Konfiguration die Winkelgeschwindigkeit bezüglich einer der Drehratenmessachsen aus einer Linear- kombination der Winkelgeschwindigkeiten bezüglich der beiden anderen Drehratenmessachsen ergibt.

Eine Weiterbildung der Sensoreinrichtung zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, dass das weitere Drehratensensorelement als ein zweiachsiges Drehra- tensensorelement ausgestaltet ist, mit dem Drehraten von Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um zwei weitere Drehratenmessachsen erfassbar sind, die orthogonal zueinander ausgerichtet sind, wobei wenigstens eine der weiteren Drehachsen parallel zu der ersten oder zweiten Drehratenmessachse des ersten Drehratensensorelements ausgerichtet ist. Vorteilhaft können hierdurch bezüglich einer Drehratenmessachse des ersten Drehratensensorelements redundante Messungen der Drehrate vorgenommen werden. Je nach Anordnung des weiteren Drehratensensorelements in Bezug auf das erste Drehratensen- sorelement können darüber hinaus bezüglich der anderen Drehratenmessachse des ersten Drehratensensorelements ebenfalls redundante Messungen vorgenommen werden, oder die Sensoreinrichtung kann durch Integration des weiteren zweiachsigen Drehratensensorelements zu einem dreiachsigen Drehraten- sensor ausgebaut werden.

Im letztgenannten Fall kann zusätzlich beispielsweise wenigstens ein einachsiges Drehratensensorelement vorgesehen werden, mit dem eine Drehrate bezüglich einer Drehratenmessachse erfassbar ist, die parallel zu einer der ge- nannten anderen Drehratenmessachsen ausgerichtet ist. Hierdurch kann auch die Drehrate bezüglich dieser Drehratenmessachse redundant erfasst werden, um ein Plausibilitätssignal zu bestimmen.

Gleichfalls kann ein zusätzliches einachsiges Drehratensensorelement vorge- sehen sein, mit dem eine Drehrate bezüglich einer Drehratenmessachse erfassbar ist, die mit den anderen Drehratenmessachsen in einer Ebene liegt, jedoch nicht parallel zu einer der anderen Drehachsen ausgerichtet ist. Hierzu ist es in einer Ausgestaltung der Sensoreinrichtung vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung zusätzlich zu dem zweiachsig ausgebildeten weiteren Drehra- tensensorelement ein weiteres einachsiges Drehratensensorelement umfasst, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegung der Sensoreinrichtung um eine fünfte Drehratenmessachse erfassbar ist, wobei die fünfte Drehratenmessachse in einer Ebene mit einer Drehratenmessachse des ersten Drehratensensorelements und mit einer Drehratenmessachse des weiteren zweiachsigen Drehra- tensensorelements liegt, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, und wobei die fünfte Drehratenmessachse nicht parallel zu einer dieser Drehratenmessachsen des ersten und des weiteren Drehratensensorelements ausgerichtet ist. Vorzugsweise sind zwei der in der Ebene liegenden Drehratenmessachsen orthogonal zueinander ausgerichtet - beispielsweise die beiden Drehra- tenmessachsen der zweiachsigen Drehratensensorelemente, die nicht parallel zueinander ausgerichtet sind. Hierdurch kann mit nur einem einzigen zusätzlichen einachsigen Drehratensen- sorelement insbesondere ein Plausibilitätssignal hinsichtlich der Drehraten ermittelt werden, die bezüglich der Drehratenmessachsen der beiden zweiachsigen Drehratensensorelemente ermittelt werden, bezüglich derer eine redundan- te Drehratenmessung nicht bereits durch die beiden zweiachsigen Drehratensensorelemente vorgenommen werden kann. Dementsprechend sieht eine verbundene Ausgestaltung der Sensoreinrichtung vor, dass die Plausibilisierung- seinrichtung dazu ausgestaltet ist, anhand eines Vergleichs von Drehraten, die bezüglich von in einer Ebene liegenden, die fünfte Drehratenmessachse umfas- senden Drehratenmessachsen bestimmt worden sind, Plausibilitätssignale hinsichtlich von Drehraten zu ermitteln, die bezüglich in der Ebene liegender Drehratenmessachse bestimmt werden. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um orthogonale Drehratenmessachse in der Ebene.

Ferner zeichnet sich eine Ausgestaltung der Sensoreinrichtung dadurch aus, dass zusätzlich zu dem weiteren zweiachsigen Drehratensensorelement noch ein weiteres zweiachsiges Drehratensensorelement umfasst ist, wobei jede Drehratenmessachse eines der in der Sensoreinrichtung enthaltenen zweiachsigen Drehratensensorelemente parallel zu einer weiteren Drehratenmessachse eines weiteren Drehratensensorelements der Sensoreinrichtung ausgerichtet ist. In dieser Ausgestaltung umfasst die Sensoreinrichtung vorteilhaft drei zweiachsige Drehratensensorelemente, wobei jeweils zwei Drehratenmessachsen unterschiedlicher Drehratensensorelemente parallel zueinander ausgerichtet sind, so dass redundante Messungen der Drehraten ermöglicht werden, um ein entsprechendes Plausibilitätssignal zu bestimmen.

Eine Weiterbildung der Sensoreinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die enthaltenen Drehratensensorelemente Bestandteile einer integrierten Schaltung sind. Hierdurch können in einfacher Weise Bauteile montiert werden, welche die Sensoreinrichtung enthalten. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Bauteil vorgeschlagen, das eine Sensoreinrichtung der zuvor beschriebenen Art umfasst sowie eine Signalverarbeitungseinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, ein Drehratenaus- gangssignal und/oder ein Plausibilitätssignal bezüglich wenigstens einer Dreh- ratenmessachse der in der Sensoreinrichtung enthaltenen Drehratensensor- elemente zur Bereitstellung außerhalb des Bauteils aufzubereiten. Insbesondere kann die Signalverarbeitungseinrichtung dazu ausgestaltet sein, ein Drehra- tenausgangssignal und/oder ein Plausibilitätssignal derart aufzubereiten, dass es auf einem Datenbus bereitgestellt werden kann. Gleichfalls kann es bei- spielsweise vorgesehen sein, dass die Signalverarbeitungseinrichtung dazu ausgestaltet ist, das Drehratenausgangssignal und/oder das Plausibilitätssignal drahtlos an einen oder mehrere Empfänger zu übertragen.

Neben der Signalverarbeitungseinrichtung kann das Bauteil zudem eine Ener- gieversorgung enthalten, welche die Sensoreinrichtung sowie die Signalverarbeitungseinrichtung mit Energie versorgt. Die Energieversorgung kann von außerhalb des Bauteils gespeist werden, wenn dieses beispielsweise an ein E- nergieversorgungsnetz angeschlossen ist. Weiterhin kann eine autarke Energieversorgung des Bauteils vorgesehen sein. Diese ermöglicht es insbesonde- re, das Bauteil auch bei einem Ausfall des Versorgungsnetzes betreiben zu können, um beispielsweise Funktionen aufrecht erhalten zu können, die auf die von dem Bauteil bereitgestellten Messsignale angewiesen sind.

Das Sensorelement kann als integrierte Schaltung in dem Bauteil enthalten sein, wodurch eine einfache Montage des Bauteils aus Modulen gewährleistet ist, wobei die Sensoreinrichtung eines der Module darstellt. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die in der Sensoreinrichtung enthaltenen Drehratensensorelemente direkt zusammen mit anderen Komponenten, insbesondere zusammen mit der Signalverarbeitungseinrichtung, auf eine Leiterplat- te aufgebracht sind. Hierdurch sind weniger Verarbeitungsschritte notwendig, um das Bauteil zu fertigen. Das Bauteil umfasst in einer Ausführungsform wenigstens ein mit der Signalverarbeitungseinrichtung gekoppeltes weiteres Sensorelement, das dazu ausgestaltet ist, eine von einer Drehrate verschiedene Messgröße zu erfassen, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Ausgangssignal bezüglich dieser Messgröße verfügbar zu machen. Vorteilhaft wird hierdurch eine Sensorinfrastruktur, die insbesondere die Signalverarbeitungseinrichtung umfasst, von mehreren Sensoren genutzt, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Bauteils erhöht werden kann.

Bei einem Einsatz des Bauteils in einem Kraftfahrzeug kann es sich bei dem weiteren Sensorelement beispielsweise um ein Beschleunigungssensorelement handeln. Das Beschleunigungssensorelement kann dazu ausgestaltet sein, eine fahrdynamische Beschleunigung entlang einer vorgegebenen Richtung zu erfassen und/oder eine höhere Beschleunigung entlang einer vorgegebenen Richtung, wie sie insbesondere bei Kollisionen des Fahrzeugs auftritt. Bei der Richtung kann es sich beispielsweise um die Längs-, Quer- oder Hochrichtung des Fahrzeugs handeln. Die Werte fahrdynamischer Beschleunigungen können beispielsweise von einer Fahrdynamikregelung herangezogen werden, um den Fahrzustand des Fahrzeugs zu ermitteln und/oder zu bewerten. Die zuvor ge- nannten höheren Beschleunigungen können herangezogen werden, um Sicherheitssysteme, wie beispielsweise Airbags, auszulösen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das eine Sensoreinrichtung der zuvor beschriebenen Art und/oder ein Bauteil der zuvor beschrie- benen Art umfasst.

Wie zuvor bereits beschrieben, kann in einem Kraftfahrzeug mittels der Sensoreinrichtung die Gierrate, Wankrate und/oder Nickrate erfasst werden. Innerhalb des Bauteils können insbesondere weitere Sensorelemente zum Erfassen von Längs-, Quer- und/oder Vertikalbeschleunigung des Kraftfahrzeugs zur Anwendung kommen. Anhand der genannten Messgrößen kann insbesondere eine Fahrdynamikrege- lung in dem Kraftfahrzeug in dem Fachmann an sich bekannter Weise vorgenommen werden. Hierbei kann anhand der gemessenen Größen der Ist- Fahrzustand des Fahrzeugs beschrieben werden. Besonders relevant zur Be- Schreibung des fahrdynamischen Zustands des Kraftfahrzeugs sind dabei die Gierrate des Fahrzeugs sowie die Längs- und Querbeschleunigung. Der Ist- Fahrzustand wird üblicherweise mit einem Soll-Fahrzustand verglichen, der in der Regel modellbasiert berechnet wird. Hierzu können beispielsweise durch den Fahrer willentlich veränderbare Größen herangezogen werden, wie der Radeinschlagswinkel von lenkbaren Rädern des Fahrzeugs und die von dem Fahrer eingestellte Fahrzeuggeschwindigkeit. Weicht der Ist- Fahrzustand in einer vorbestimmten Weise von dem Soll-Fahrzustand ab, kann das Fahrzeug durch gezielte Eingriffe in das Fahrverhalten stabilisiert werden.

Ferner können mittels der Sensoreinrichtung gemessene Drehraten in einem Insassenschutzsystem herangezogen werden, um Sicherheitsmittel des Fahrzeugs auszulösen. Insbesondere kann dabei anhand der gemessenen Wankrate beispielsweise ein drohender Überschlag des Fahrzeugs erkannt werden, woraufhin Schutzsysteme, wie etwa ein Überrollbügel, aktiviert werden können. Dies ist insbesondere bei Cabriolets vorteilhaft, die oftmals über keinen feststehenden Überrollbügel verfügen, sondern stattdessen über Schutzsysteme, die im Bedarfsfall aktiviert werden. Weiterhin kann das Bauteil ein oder mehrere Beschleunigungssensoren zum Messen von hohen Beschleunigungen umfassen, wie sie bei einer Kollision auftreten. Anhand der Messsignale dieser Sen- soren können beispielsweise Airbags oder andere Sicherheitssysteme des Fahrzeugs im Falle einer Kollision ausgelöst werden.

Die zuvor genannten und weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung werden auch anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. Kurze Beschreibung der Figuren

Von den Figuren zeigt:

Fig. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht doppelt vorhandener und transversal schwingfähiger Sensorstrukturen eines Drehratensensors eines Sensorelements;

Fig. 2 schematisch eine einfache Konfiguration eines Drehratensensors; Fig. 3 schematisch eine erweiterte Konfiguration eines weiteren Drehraten- sensors;

Fig. 4 schematisch einen Drehratensensor gemäß einer einfachen Konfigurationsverschaltung;

Fig. 5 schematisch ein erstes Sensorelement mit drei zweiachsigen Drehratensensoren, einer Signalverarbeitung und einem Gehäuse; Fig. 6 schematisch ein weiteres Sensorelement mit drei zweiachsigen Drehratensensoren, zwei dreiachsigen Beschleunigungssensoren und mit jeweils einer Signalverarbeitung;

Fig. 7 schematisch ein weiteres Sensorelement mit drei zweiachsigen Drehratensensoren, zwei dreiachsigen Beschleunigungssensoren und mit jeweils einer Signalverarbeitung mit integrierten Mikroprozessorfunktionen;

Fig. 8 schematisch ein zusätzliches Sensorelement mit separat eingehausten zweiachsigen Drehratensensoren und dreiachsigen Beschleunigungssensoren; Fig. 9 schematisch eine erste Konfiguration eines Sensorelements mit einem einachsigen und einem zweiachsigen Drehratensensor; Fig. 10 schematisch eine weitere Konfiguration eines anderen Sensorelements mit einem einachsigen und einem zweiachsigen Drehratensensor; Fig. 11 schematisch eine zusätzliche Konfiguration eines Sensorelements mit zwei zweiachsigen Drehratensensoren; Fig. 12 schematisch eine Konfiguration eines Sensorelements mit zwei zweiachsigen Drehratensensoren und einer zweiten Redundanzüberwachungsschaltung;

Fig. 13 schematisch eine Konfiguration eines Sensorelements mit einem ein- achsigen und zwei zweiachsigen Drehratensensoren und einer zweiten

Redundanzüberwachungsschaltung; und

Fig. 14 schematisch eine Konfiguration eines Sensorelements mit einem einachsigen und zwei zweiachsigen Drehratensensoren und drei Redundanzüberwachungsschaltungen.

Darstellung von Ausführungsbeispielen

Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einer ersten Sensorstruktur 1 eines mikromechanischen zweiachsigen, monolithischen Drehratensensorele- ments. Die Sensorstruktur 1 wird vorzugsweise mittels mikromechanischer Fertigungsverfahren aus kristallinem Silizium hergestellt, das als Wafer ausgeformt ist.

Die erste Sensorstruktur 1 beinhaltet einen Strukturrahmen 4, der von einer in der Figur nicht gezeigten Antriebseinheit gemäß der Antriebsrichtung 5 in Schwingung mit einer vorgegebenen Frequenz versetzt werden kann. Die Antriebsrichtung 5 fällt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit der x-Achse 7 eines kartesischen Koordinatensystems 8 zusammen. Die Antriebseinheit kann kapazitiv oder piezoelektrisch arbeiten. Darüber hinaus sind Strukturmassen- elemente 3a, 3b vorgesehen, die an dem Strukturrahmen 4 beweglich gelagert sind. Insbesondere können die Strukturmassenelemente 3a, 3b, wie in Figur 1 dargestellt, jeweils an einer Seite rotierbar an dem Strukturrahmen 4 angebracht sein.

Um die Schwingungen der ersten Sensorstruktur 1 überwachen und steuern zu können, verfügt die erste Sensorstruktur 1 über geeignete Antriebsdetektions- mittel 11 und 12. In einer Ausgestaltung ist eine kapazitive Antriebsdetektion vorgesehen. Hierbei wirken an dem Strukturrahmen 4 angeordnete Antriebsde- tektionsmitteln 11 und 12, die beispielsweise eine Ka mm struktur aufweisen, mit korrespondieren Anthebsdetektionsmitteln nach Art eines Kondensators zusammen, dessen Kapazität aufgrund der Bewegung des Strukturrahmens 4 geändert wird. Diese Veränderung wird erfasst, um die Schwingungsbewegung zu überwachen. Alternativ kann die Anthebsdetektion jedoch auch anhand von piezoelektrischen Strukturen erfolgen.

Aufgrund einer Rotation der Sensorstruktur 1 um eine orthogonal zur Antriebs- richtung 5 ausgerichtete Drehachse 9,10 wirkt eine Coriolis-Kraft auf die Sensorstruktur 1.

Bei einer Drehung der Sensorstruktur 1 um eine zur Antriebsrichtung 5 orthogonale erste Drehratenmessachse, die der y-Achse 10 des dargestellten Koor- dinatensystems 8 entspricht, wirkt auf den Strukturrahmen 4 eine Coriolis-Kraft, die entlang der z-Richtung 9 des dargestellten Koordinatensystems 8 weist, d.h. senkrecht zu der Rahmenebene der Strukturahmens 4. Diese Coriolis-Kraft führt zu einer messbaren Auslenkung der Strukturmasseelemente 3a, 3b in Richtung der Coriolis-Kraft. Dabei werden die beiden Strukturmasseelemente 3a, 3b gleichsinnig - d.h. in eine gemeinsame Richtung bezüglich der Rahmenebene - ausgelenkt. Die Auslenkung kann wiederum kapazitiv erfasst werden. Hierbei wirken beispielsweise Detektionseinrichtungen 13 und 14 mit den Strukturmasseelementen 3a, 3b nach Art eine Kondensators zusammen, dessen Kapazität sich aufgrund der Auslenkung der Strukturmasseelemente 3a, 3b än- dert. Diese Kapazitätsänderung wird bestimmt, um daraus die Drehrate bezüglich der Drehratenmessachse 10 zu ermitteln. Alternativ kann die Auslenkung der Strukturmasseelemente 3a, 3b auch piezoelektrisch detektiert werden.

Bei einer Drehung der Sensorstruktur 1 um eine zweite zur Antriebsrichtung 5 orthogonale Drehratenmessachse, die der z-Achse 9 des dargestellten Koordinatensystems 8 entspricht, wirkt auf den Strukturrahmen 4 eine Coriolis-Kraft, die entlang der y-Richtung 10 des dargestellten Koordinatensystems weist 8, d.h. in der Rahmenebene und senkrecht zur Antriebsrichtung 5. Die Coriolis- Kraft führt zu einer Auslenkung des Strukturrahmens 4 in dieselbe Richtung, die mittels geeigneter Detektionseinrichtungen 17 und 18 erfasst werden kann. Diese können in einer Ausgestaltung kapazitiv arbeiten und analog zu den Antriebsdetektionsmitteln 11 , 12 ausgestaltet sein. In dieser Ausführungsform sind an dem Strukturrahmen 4 Detektionseinrichtungen 17 und 18 angeordnet, die beispielsweise eine Kammstruktur aufweisen und mit korrespondierenden Detektionseinrichtungen nach Art eines Kondensators zusammenwirken, dessen Kapazität aufgrund der Bewegung der Strukturrahmens 4 geändert wird. Diese Kapazitätsänderung wird bestimmt, um daraus die Drehrate bezüglich der Drehratenmessachse 9 zu ermitteln. Alternativ kann die Antriebsdetektion jedoch auch anhand von piezoelektrischen Strukturen erfolgen.

Alternativ können die Strukturmasseelemente 3a, 3b auch derart ausgestaltet sein, dass ihre Schwerpunkte nicht innerhalb der Rahmenebene liegen, sondern gegenüber dieser nach oben oder unten versetzt angeordnet sind. Aufgrund einer solchen Anordnung der Schwerpunkte der Strukturmasseelemente 3a, 3b führt eine Coriolis-Kraft, die aufgrund einer Drehung um die Drehachse 9 entsteht, zu einer Auslenkung der Strukturmasseelemente 3a, 3b aus der Rah- menebene heraus. In diesem Fall werden die Strukturmassen 3a, 3b jedoch gegensinnig zueinander ausgelenkt, d.h. ein Strukturmasseelement 3a; 3b wird bezüglich der Rahmenebene nach oben ausgelenkt und das andere Strukturmasseelement 3a; 3b bezüglich der Rahmenebene nach unten. Die Detektion dieser Auslenkung kann wiederum kapazitiv oder piezoelektrisch vorgenommen werden.

Vorzugsweise ist neben der ersten Sensorstruktur 1 zudem eine zweite Sensorstruktur 2 vorgesehen, die gegenüber der ersten Sensorstruktur 1 um 180° gedreht und in derselben Weise aufgebaut ist. Insbesondere enthält die zweite Sensorstruktur 2 ebenfalls einen Strukturrahmen 4', der durch die Antriebseinheit entlang der Antriebsrichtung 5 in Schwingung versetzt werden kann. An dem Strukturrahmen 4' sind auslenkbare Strukturmasseelemente 3a', 3b' be- weglich gelagert. Darüber hinaus sind ebenfalls Antriebsdetektionsmittel 11 ', 12', Detektionsmittel 13', 14' zum Erfassen einer Auslenkung der Strukturmas- seelemente 3a', 3b' senkrecht zur Rahmenebene und Detektionsmittel 11 ', 12' zum Erfassen von Auslenkungen des Strukturahmens 4' in der Rahmenebene senkrecht zur Antriebsrichtung 5 vorgesehen. Die Funktionsweise der genannten Komponenten der zweiten Sensorstruktur 2 entspricht der Funktionsweise der entsprechenden Komponenten der ersten Sensorstruktur 1. Die Sensorstrukturen 1 , 2 sind in einem Verbindungsbereich 6 miteinander gekoppelt. Für die Kopplung der Strukturmasseelemente 3a, 3b der Sensorstruktur 1 und der Strukturmasseelemente 3a', 3b' der zweiten Sensorenstruktur 2 ist insbesondere ein Kopplungselement 19 vorgesehen. Eine derartige Kopplung wird beispielsweise auch in der DE 10 2007 012 163 A1 beschrieben, auf die diesbezüglich verwiesen wird. Durch die Kopplung können Störauslenkungen und die Anregung von unerwünschten Schwingungsmoden der Strukturrahmen 4, 4' und der Strukturmasseelemente 3a, 3b, 3a', 3b' vermieden bzw. verringert werden. Aufgrund der Kopplung besitzen die beiden Sensorstrukturen 1 , 2 ferner dieselbe Resonanzfrequenz und können infolgedessen mittels einer gemeinsamen Antriebseinheit angetrieben werden.

Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung eines einzelnen zweiachsigen Drehratensen- sorelements 120 mit einer Sensorstruktur 101 der zuvor beschriebenen Art. In dem Drehratensensorelement 120 kann die transversal schwingfähige Sensorstruktur 101 mittels einer Antriebseinrichtung 122 gemäß einer Antriebsrichtung 105 in Schwingung versetzt werden. Die Intensität der Schwingung kann mittels einer Antriebsdetektionseinrichtung 111 ermittelt werden. Mittels weiterer De- tektionseinrichtungen 113 und 115 können Auslenkungen der Strukturrahmen 4, 4' bzw. der Strukturmasseelemente 3a, 3b, 3a', 3b' in Bezug auf zwei Auslenkrichtungen 109, 110 senkrecht zur Antriebsrichtung 105 gemessen werden, um Drehraten zu bestimmen, die bei Drehbewegungen des Drehratensensor- elements 120 auftreten. Eine Bewegung in eine Auslenkrichtung 109; 110 tritt auf, wenn die Sensorstruktur 120 um eine Drehachse rotiert, die rechtwinklig zu der Auslenkrichtung 109; 110 und der Antriebsrichtung 105 ausgerichtet ist. Unterhalb einer schematischen Aufsicht auf das Drehratensensorelement 120 ist noch eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie X-X dargestellt, welche die Antriebsrichtung 105 sowie die orthogonalen Auslenkrichtungen 109, 110 weiter veranschaulicht.

Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein zweiachsiges Drehratensensorelement 221. Dieses umfasst zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Komponenten des Drehratensensorelements 120 Mittel 226 zum Unterdrücken eines Übersprechens der Antriebsbewegung in Antriebsrichtung 105 auf Aus- lenkungen der Strukturrahmen 4, 4' bzw. der Strukturmasseelemente 3a, 3b, 3a' 3b' in eine Auslenkrichtung 109, 110. Insbesondere lassen sich mit diesen Mitteln 226 fertigungsbedingte Abweichungen der Sensorstruktur 101 von der Idealstruktur kompensieren. Des Weiteren sind Mittel 227 zur Rückstellung der Auslenkung der Strukturrahmen 4, 4' bzw. der Strukturmasseelemente 3a, 3b, 3a' 3b' und Mittel 228 zur Frequenzregelung hinsichtlich der Auslenkbewegungen in Bezug auf die Auslenkrichtung 109 vorgesehen. Ferner umfasst das Drehratensensorelement 221 Mittel 229 zur Rückstellung der Auslenkung der Strukturrahmen 4, 4' bzw. der Strukturmasseelemente 3a, 3b, 3a' 3b' und Mittel 230 zur Frequenzregelung hinsichtlich der Auslenkbewegungen in Bezug auf die Auslenkrichtung 110.

Figur 4 zeigt in einer schematischen Blockdarstellung ein zweiachsiges Drehratensensorelement 321 sowie Peripheriekomponenten, die für den Betrieb des Drehratensensorelements 321 und zur Bereitstellung von Drehratenmesssigna- len 335, 336 verwendet werden. Das Drehratensensorelement 321 ist in einer zuvor dargestellten Ausgestaltung ausgeführt. Jeder Drehratenmessachse 309; 310 des Drehratensensorelements ist dabei eine Messachsenauswerteschal- tung 332; 333 zugeordnet. Diese ermittelt anhand der Auslenkung der Strukturrahmen 4, 4' bzw. der Strukturmasseelemente 3a, 3b, 3a' 3b', die bei einer Dre- hung des Drehratensensorelements 321 um eine Drehratenmessachse 309; 310 erfasst wird, die Drehrate der entsprechenden Drehbewegung. Die Drehraten werden von den Messauswerteschaltungen 332; 333 als Drehratenmess- Signale 335 und 336 ausgegeben. Ferner ist eine Antriebsschaltung 331 vorgesehen, die den Antrieb des Drehratensensorelements 321 steuert. Eine Sensorüberwachungsschaltung 330 ist dazu vorgesehen, die korrekte Funktionsweise des Drehratensensorelements 321 zu überwachen und ggf. auf die An- triebsschaltung 331 und den Drehratensensors 321 einzuwirken. Insbesondere kann mittels der Sensorüberwachungsschaltung 330 eine Regelung der Antriebsfrequenz des Drehratensensors 321 durchgeführt werden, um die Antriebsfrequenz auf einen vorgegeben Wert einzustellen. Mittels einer Spannungsversorgung und -Überwachung 334 wird die Spannungsversorgung des Drehratensensors 321 und der Peripheriekomponenten 330, 331 , 332, 333 sichergestellt.

In verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung wird ein zweiachsiges Drehra- tensensorelement der zuvor beschriebenen Art mit einem oder mehreren weite- ren Sensorelementen kombiniert. Hierbei handelt es sich insbesondere um weitere ein- oder zweiachsige Drehratensensorelemente. Grundsätzlich kann ein zweiachsiges Drehratensensorelement entsprechend dem vorgesehenen Einsatzzweck beliebig mit einem oder mehreren ein- oder zweiachsigen Drehra- tensensorelementen kombiniert wird. Verschiedene derartige Konfigurationen werden im Folgenden noch ausführlicher dargestellt.

Die Drehratensensorelemente können dabei in einer integrierten Schaltung zu- sammengefasst werden, die als ein Bauteil in einer umfangreicheren Schaltung eingesetzt werden kann. In der Figur 5 ist eine integrierte Schaltung 440 ge- zeigt, die beispielhaft eine Konfiguration mit drei zweiachsigen Drehratensen- sorelementen 421 (hier nur exemplarisch beziffert) umfasst. Die Peripheriekomponenten der Drehratensensorelemente 421 sind gemeinsam in eine Signalverarbeitungsschaltung 441 integriert, die mit den Drehratensensorelemen- ten 421 auf einem Substrat 442 in einem Gehäuse 443 assembliert sind. Alter- nativ können auch mehrere Signalverarbeitungsschaltungen 441 vorgesehen sein, die jeweils einem Drehratensensorelement 421 zugeordnet sind. Die Leiterplatte 442 bildet einen Bodenbereich des Gehäuses 443 aus. Im Bereich der Leiterplatte 442 sind elektrische Anschlussverbindungen 444 vorgesehen, welche über das Gehäuse 443 hinaus nach außen reichen. Über die Anschlussverbindungen 444 kann die Spannungsversorgung der Signalverarbeitungsschaltung 441 sowie der Drehratensensorelemente 421 erfolgen und Aus- gangssignale der Signalverarbeitungsschaltung 441 bereitgestellt werden.

Die in Figur 5 in einer Ausgestaltung veranschaulichte integrierte Schaltung kann gemeinsam mit weiteren Komponenten innerhalb eines Gehäuses auf einer Leiterplatte angeordnet werden. Hierdurch ergibt sich ein Bauteil, das zur Erfassung von Drehraten in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann - beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. Alternativ zu der Bereitstellung in einer integrierten Schaltung 440 können die Drehratensensorelemente 421 und ihre Peripheriekomponenten 441 auch ohne zusätzliche Verpackung auf der Leiterplatte montiert werden. Die elektrische Verbindung zur Lei- terplatte erfolgt dabei beispielsweise mittels Drahtbonden oder Flip-Chip- Assemblierungen. Zusätzlich zu den Drehratensensorelementen 421 und deren Peripheriekomponenten 441 enthält das Bauteil vorzugsweise eine Spannungsversorgung, die an ein Versorgungsnetz angeschlossen werden kann und die erforderliche Betriebsspannung für die Drehratensensorelemente 421 und die Peripheriekomponenten 441 sowie gegebenenfalls vorhandene weitere Komponenten bereitstellt.

Die Bestückung des Bauteils mit weiteren Komponenten ergibt aus dem beabsichtigten Einsatzbereich. Insbesondere können beispielsweise Signalaufberei- tungseinheiten vorgesehen sein, welche Ausgangssignale der Drehratensensorelemente 421 bzw. der Signalverarbeitungsschaltung 441 für eine weitere Verwendung aufbereiten. So kann beispielsweise ein Mikroprozessor vorgesehen sein, der Ausgangssignale derart aufbereitet, dass sie über einen Datenbus übertragen werden können. Bei einem Einsatz des Bauteils in einem Kraftfahr- zeug kann dabei beispielsweise eine Übertragung über einen SPI-, CAN- oder FlexRay-Bus erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise auch eine Funkübertragungselektronik in das Bauteil integriert werden, um die Ausgangs- Signale drahtlos bereitstellen zu können. Darüber hinaus kann in das Bauteil auch eine autarke Energieversorgung integriert werden, die über einen bestimmten Zeitraum den Betrieb des Bauteils ermöglichen, wenn die externe Spannungsversorgung durch das Versorgungsnetz ausfällt. Dies ist insbeson- dere in einem Kraftfahrzeug von besonderer Bedeutung, um im Notfall weiterhin sicherheitsrelevante Funktionen, wie etwa eine Airbag-Auslösung, ansteuern zu können, die auf den Drehratenmesssignalen beruhen. Die autarke Energieversorgung umfasst beispielsweise eine Batterie, einen Kondensator oder einen Energiewandler, der Energie aus Wärme, Beschleunigung, durch chemische Reaktionen oder ähnliches gewinnt.

Darüber hinaus können weitere Sensorelemente gemeinsam mit den Drehra- tensensorelementen 421 in ein Bauteil integriert werden. Beispielhaft ist in Figur 6 ein Bauteil 540 dargestellt, das eine Drehratensensorelemente 521 umfas- sende Konfiguration, die beispielhaft wiederum drei zweiachsige Drehratensensorelemente 521 vorsieht. Ferner enthält das Bauteil 540 zwei Beschleunigungssensorelemente 544a und 544b, die in der beispielhaften Darstellung jeweils dreiachsig ausgeführt sind. Jedem der drei zweiachsigen Drehratensensorelemente 521 und der zwei dreiachsigen Beschleunigungssensorelemente 544a, 544b ist eine Peripherie 541 (hier nur exemplarisch beziffert) zugeordnet. Die einzelnen Sensorelemente 521 , 544a, 544b und ihre Peripherie 541 bilden in der dargestellten Ausgestaltung jeweils einen Chipstack, der auf eine Leiterplatte 542 aufgebracht ist. Zusätzlich sind auf der Leiterplatte 542 weitere Komponenten angeordnet, die den zuvor beschriebenen Komponenten entsprechen können. In der beispielhaften Ausgestaltung sind eine Spannungsversorgung 534, eine drahtlose Signalübertragungseinrichtung 545 und ein Mikroprozessor 546 zur Aufbereitung der Sensorsignale vorgesehen. Die zusätzlichen Komponenten 534, 545, 546 werden von allen Sensorelementen 521 , 544a, 544b genutzt, wodurch eine hohe Wirtschaftlichkeit des Bauteils 540 erzielt wird. Das Bauteil 540 kann weiterhin ein in der Figur 5 nicht dargestelltes Gehäuse aufweisen, das eine äußere elektrische Verbindung aufweist. Hierüber kann das Bauteil 540 an ein Energieversorgungsnetz angebunden werden. Ferner kön- nen elektrische Verbindungen für den Datenaustausch zwischen dem Bauteil und weiteren Systemen vorgesehen sein.

Die Integration von Beschleunigungssensorelementen 544a und 544b ist dabei vor allem bei einem Einsatz des Bauteils 540 in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft. Insbesondere kann dabei das Beschleunigungssensorelement 544a zur Erfassung von fahrdynamischen Beschleunigungen entlang der Längs-, Quer- und Hochachse des Fahrzeugs ausgestaltet sein. Diese Beschleunigungen können zur Bestimmung und Bewertung des Fahrzustands des Fahrzeugs in einer Fahrdynamikregelung herangezogen werden. Das Beschleunigungssensorelement 544b kann etwa zur Erfassung von hohen Beschleunigungen ausgestaltet sein, wie sie im Falle einer Kollision auftreten. Diese Beschleunigungen können in Sicherheitssystemen des Fahrzeugs herangezogen werden, um Sicherheitsmittel, wie beispielsweise Airbags, anzusteuern.

In weiteren Ausgestaltungen kann anstelle von zwei Beschleunigungssensorelementen 544a und 544b lediglich ein Beschleunigungssensorelement 544a; 544b vorgesehen sein. Darüber hinaus können anstelle von einem oder zwei Beschleunigungssensorelementen 544a, 544b oder zusätzlich auch andere Sensorelemente in die Sensoreinrichtung 540 integriert werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein oder mehrere einachsige, zweiachsige oder dreiachsige Magnetfeldsensorelemente handeln, die dazu dienen, die Ausrichtung des Bauteils 540 im Erdmagnetfeld zu bestimmen. Ist das Bauteil 540 in ein Kraftfahrzeug eingebaut, kann hierdurch beispielsweise die Ausrichtung des Fahrzeugs bezüglich der Himmelsrichtungen festgestellt werden. Dies kann zur Unterstützung bei der Positions- und Fahrtrichtungsbestimmung beispielsweise in einem satellitengestützten Ortungssystem verwendet werden.

In der Figur 7 ist ein weiteres Bauteil 640 dargestellt, das in der beispielhaft ge- zeigten Ausgestaltung wiederum eine Konfiguration mit drei zweiachsigen Dreh- ratensensorelementen 621 sowie zwei dreiachsige Beschleunigungssensorelemente 644 enthält. Ferner sind weitere Komponenten vorgesehen, die eine Spannungsversorgung 634 und eine drahtlose Signalübertragungseinrichtung 645 umfassen. Das Bauteil 640 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Bauteil 540 insbesondere dadurch, dass den Drehratensensorelementen 621 und den Beschleunigungssensorelementen 644 eine einzige Signalverar- beitungseinheit 647 zugeordnet ist, welche die Funktionen der Peripheriekomponenten der Sensorelemente 621 , 644a, 644b ausführt und vorzugsweise zudem Mikroprozessorfunktionen übernehmen kann. Hierdurch kann der in der Sensoreinrichtung 540 enthaltene zusätzliche Mikroprozessor 546 eingespart werden. Ferner kann das Sensorelement 640 insbesondere im direkten Ver- gleich mit dem Sensorelement 540 aus der Figur 6 insgesamt kompakter aufgebaut werden.

Das in Figur 8 dargestellte Bauteil 740 enthält ebenfalls eine Konfiguration von Drehratensensorelementen, die in der beispielhaft dargestellten Ausführungs- form wiederum drei zweiachsige Drehratensensorelemente 421 umfasst. Ferner sind weitere Sensorelemente enthalten, bei denen es sich in der beispielhaften Darstellung um zwei dreiachsige Beschleunigungssensorelemente 744 handelt. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen sind die Drehratensensorelemente 421 jedoch in der zuvor bereits beschriebenen integrierten Schaltung 440 zusammengefasst. Diese ist in der zuvor beschriebenen Art ausgestaltet und umfasst neben den Drehratensensorelementen 421 die Peripheriekomponenten 441 der Drehratensensorelemente 421. Die Beschleunigungssensorelemente 744 sind zusammen mit ihrer Peripherie 741 ebenfalls in einer integrierten Schaltung 750 zusammengefasst. Die integrierten Schaltun- gen 440, 750 sind ihrerseits zusammen mit weiteren Komponenten auf einer Leiterplatte 742 montiert. Die weiteren Komponenten umfassen in der beispielhaften Ausgestaltung wiederum eine Spannungsversorgung 734, eine Funkübertragungsschaltung 745 sowie eine Mikroprozessor 746. Die Verwendung der integrierten Schaltung ermöglicht insbesondere eine besonders einfache Montage des Bauteils 740. Ein Bauteil der zuvor beschriebenen Art kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um eine oder mehrere Drehraten des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, die in weiteren Systemen des Kraftfahrzeugs zur Steuerung bestimmter Funktionen, wie etwa einer Fahrdynamikregelung oder einer Sicher- heitsfunktion herangezogen werden können. Bei den Drehraten kann es sich um die Gierrate des Fahrzeugs handeln, die insbesondere in Fahrdynamikre- gelsystemen herangezogen wird, sowie um die Wankrate und/oder die Nickrate des Fahrzeugs. Die Wankrate kann beispielsweise in einem Sicherheitssystem verwendet werden, um drohende Überschläge des Fahrzeugs zu erkennen. Anhand der Nickrate können beispielsweise Umfeldsensoren ausgerichtet werden, die einen Umfeldbereich vor und/oder hinter dem Fahrzeug überwachen. Insbesondere kann bei Kenntnis der Nickrate die Ausrichtung derartiger Sensoren in Bezug auf die Fahrbahn konstant gehalten werden. Die Messsignale der weiteren in dem Bauteil enthaltenen Sensorelemente können ebenfalls von wei- teren Systemen des Fahrzeugs herangezogen werden, wie es zuvor bereits erläutert worden ist.

Neben den Drehraten können aufgrund von redundant vorgenommenen Drehratenmessungen auch zugeordnete Plausibilitätssignale ausgegeben werden, aus denen die Plausibilität der erfassten Drehraten bestimmt werden kann. Anhand der Plausibilitätssignale können die Funktionen, welche die Drehraten als Eingangsgrößen verwenden, angepasst werden. So können bei einer geringen Plausibilität beispielsweise Eingriffe abgeschwächt werden, oder die Funktion kann vollständig deaktiviert werden. Hierdurch können insbesondere Fehlein- griffe vermieden werden.

Wie zuvor bereits erwähnt, stellt die Kombination von drei zweiachsigen Drehra- tensensorelementen nur eine von mehreren möglichen Konfigurationen mit einem zweiachsigen Drehratensensorelement und einem oder mehreren weiteren Drehratensensorelementen dar. Im Folgenden werden verschiedene mögliche Konfigurationen beispielhaft näher erläutert. Die in der Figur 9 schematisch dargestellte Konfiguration 850 umfasst ein einachsiges Drehratensensorelement 851 mit einer einzigen Drehratenmessachse 852 und ein zweiachsig ausgebildetes Drehratensensorelement 821 mit zwei zueinander orthogonal ausgerichteten Drehratenmessachsen 809 und 810. Die einzige Drehratenmessachse 852 des einachsigen Drehratensensorelements

851 ist parallel zur ersten Drehratenmessachse 809 des zweiachsigen Drehratensensorelements 821 ausgerichtet, um bezüglich der Drehrate um diese Drehratenmessachse 809 redundante Messungen zu ermöglichen. Den Drehra- tensensorelementen 851 und 821 ist eine Peripherie 841 zugeordnet, die für jedes Drehratensensorelement 851 , 821 jeweils eine Antriebsschaltung 831 , 856 und eine Sensorüberwachungsschaltung 830, 857 umfasst. Ferner ist für jede Drehratenmessachse 809, 810, 852 eine Messachsenauswerteschaltung 832, 833, 854 vorgesehen, welche Drehratenmesssignale bezüglich der entsprechenden Drehratenmessachse 809, 810, 852 ermittelt.

Bezüglich der zweiten Drehratenmessachse 810 des zweiachsigen Drehratensensorelements 821 entspricht das Drehratenmesssignal dem Drehratenaus- gangssignal. Die Drehratenmesssignale bezüglich der Drehratenmessachse

852 des einachsigen Drehratensensorelements 851 und bezüglich der ersten Drehratenmessachse 809 des zweiachsigen Drehratensensorelements 821 werden jedoch einer Redundanzüberwachungsschaltung 853 zugeführt, in der zum einen ein Drehratenausgangssignal 835 und zum anderen ein Plausibili- tätssignal 855 erzeugt werden kann. Das Drehratenausgangssignal 835 kann anhand eines der Drehratenmesssignale gebildet werden oder anhand von bei- den Drehratenmesssignalen, beispielsweise durch eine Mittelwertbildung oder auch eine Maximal- oder Minimalwertbildung. Das Plausibilitätssignal 855 wird vorzugsweise anhand der Differenz der Drehratenmesssignale gebildet und gibt die Plausibilität des zugehörigen Drehratenausgangssignals 835 an.

Die in der Figur 10 dargestellte weitere Konfiguration 950 umfasst ebenfalls ein einachsiges Drehratensensorelement 951 mit einer einzigen Drehratenmessachse 952 und ein zweiachsig ausgebildetes Drehratensensorelement 921 mit zwei zueinander orthogonal angeordneten Drehratenmessachsen 909 und 910. Eine Peripherie 941 umfasst wiederum eine erste Sensorüberwachungsschaltung 930 und eine erste Antriebsschaltung 931 , die dem zweiachsigen Drehra- tensensorelement 921 zugeordnet sind, sowie eine zweite Sensorüberwa- chungsschaltung 957 und eine zweite Antriebsschaltung 956, die dem einachsigen Drehratensensorelement 951 zugeordnet sind. Den Drehratenmessachsen 909, 910, 952 ist jeweils eine Messachsenauswerteschaltung 932, 933, 954 zugeordnet, welche Drehratenmesssignale bezüglich der entsprechenden Dreh- ratenmessachse 909, 910, 952 ermittelt.

Die einzige Drehratenmessachse 952 des einachsigen Drehratensensors 951 liegt in einer Ebene, welche durch die zwei Drehratenmessachsen 909 und 910 des zweiachsigen Drehratensensors 921 aufgespannt ist. Sie ist jedoch nicht parallel zur ersten Drehratenmessachse 909 und auch nicht parallel zur zweiten Drehratenmessachse 910 des zweiachsigen Drehratensensors 921 ausgerichtet. Hierdurch ist es möglich, eine Plausibilisierung der mittels des Drehratensensors 921 gemessenen Drehraten bezüglich beider Drehratenmessachsen 909, 910 vorzunehmen. Bei drei in einer Ebene liegenden Drehratenmessachsen 909, 910, 952 ergibt sich dabei insbesondere die Winkelgeschwindigkeit bezüglich einer Drehratenmessachse 909; 910; 952 aus einer Linearkombination der Winkelgeschwindigkeiten bezüglich der beiden anderen Drehratenmessachsen 909; 91 ; 952. Dies kann ausgenutzt werden, um eine Plausibilisierung der gemessenen Drehraten vorzunehmen. Beispielsweise können anhand der gemessenen Drehraten Winkelgeschwindigkeiten bestimmt werden. Dann kann beispielsweise eine geeignete Linearkombination der Winkelgeschwindigkeiten bezüglich der Drehratenmessachsen 909, 910 des zweiachsigen Drehratensensors 921 mit der Winkelgeschwindigkeit bezüglich der Drehratenmessachse 952 des einachsigen Drehratensensors 951 verglichen werden. Aus der Differenz können Plausibilitätssignale bezüglich der gemessenen Drehraten be- stimmt werden. Diesbezüglich ist bei der in der Figur 10 dargestellten Konfiguration 950 insbesondere vorgesehen, dass mittels einer geeigneten Redundanzüberwachungsschaltung 953 einerseits ein erstes Drehratenausgangssignal 935 bezüglich der ersten Drehratenmessachse 909 und ein zweites Drehratenausgangssignal 936 bezüglich der zweiten Drehratenmessachse 910 des zweiachsigen Drehraten- sensorelements 921 bestimmt werden. Die Drehratenausgangssignale 935, 936 können dabei beispielsweise den zugehörigen Drehratenmesssignalen entsprechen. Ferner ermittelt die Redundanzüberwachungsschaltung 955 in der zuvor beschriebenen Weise ein erstes, dem ersten Drehratenausgangssignal 935 zugeordnetes Plausibilitätssignal 955 bezüglich der ersten Drehratenmessachse 909 und ein zweites, dem zweiten Drehratenausgangssignal 936 zugeordnetes Plausibilitätssignal 960 bezüglich der zweiten Drehratenmessachse 910.

In Figur 11 ist eine Konfiguration 1050 dargestellt, die zwei zweiachsige Drehra- tensensorelemente 1021 , 1051 umfasst. Eine Peripherie 1041 umfasst eine erste Sensorüberwachungsschaltung 1030 und eine erste Antriebsschaltung 1031 , die dem ersten zweiachsigen Drehratensensorelement 1021 zugeordnet sind, sowie eine zweite Sensorüberwachungsschaltung 1057 und eine zweite Antriebsschaltung 1056, die dem zweiten zweiachsigen Drehratensensorele- ment 1051 zugeordnet sind. Die zweiachsigen Drehratensensorelemente 1021 , 1051 weisen erste Drehratenmessachsen 1009, 1069 auf, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Bezüglich der parallelen Drehratenmessachsen 1009, 1069 können damit redundante Drehratenmessungen vorgenommen werden. Zweite Drehratenmessachsen 1010, 1070 der beiden Drehratensensorelemente 1021 , 1051 sind orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zu den ersten Drehratenmessachsen 1009, 1069 ausgerichtet. Den Drehratenmessachsen 1009, 1010, 1069, 1070 ist jeweils eine Messachsenauswerteschaltung 1032, 1033, 1066, 1067 zugeordnet, welche Drehratenmesssignale bezüglich der entsprechenden Drehratenmessachse 1009, 1010, 1069, 1070 ermittelt.

Die Drehratenmesssignale bezüglich der parallelen ersten Drehratenmessachsen 1009, 1069 der beiden Drehratensensorelemente 1021 , 1051 , werden einer Redundanzüberwachungsschaltung 1053 zugeführt. Diese ermittelt aus den Drehratenmesssignalen ein Drehratenausgangssignal 1035 bezüglich der Dreh- ratenmessachse 1009 und eine zugeordnetes Plausibilitätssignal 1055. Darüber hinaus werden Drehratenausgangssignale 1036 und 1065 bezüglich der übri- gen Drehratenmessachsen 1010, 1070 bereitgestellt, die den Drehratenmesssignalen entsprechen, die bezüglich dieser Drehratenmessachsen 1010, 1070 ermittelt worden sind.

Die in Figur 11 dargestellte Konfiguration 1050 entspricht damit einer Sensor- einrichtung, die dazu in der Lage ist, Drehraten in Bezug auf drei Drehratenmessachsen 1009, 1010, 1070 zu erfassen, die paarweise orthogonal zueinander sind. Bezüglich einer Drehratenmessachse 1009 ist eine redundante Bestimmung der Drehrate möglich.

Die in der Figur 12 gezeigte Konfiguration 1150 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Konfiguration 1050 dadurch, dass auch die zweiten Drehratenmessachsen 1010, 1070 der beiden Drehratensensorelemente 1021 , 1051 parallel zueinander ausgerichtet sind. Sie sind jedoch wiederum orthogonal zu den ersten Drehratenmessachsen 1009, 1010 der beiden Drehratensensorele- mente ausgerichtet. Damit können redundante Messungen der Drehrate bezüglich beider Drehratenmessachsen 1009, 1010 des ersten zweiachsigen Drehra- tensensorelements 1021 vorgenommen und entsprechende Plausibilitätssigna- Ie ermittelt werden. Zu diesem Zweck werden auch die Drehratenmesssignale, die bezüglich der zweiten Drehratenmessachsen 1010, 1070 der beiden Dreh- ratensensorelemente 1021 , 1051 erfasst worden sind, einer Redundanzüberwachungsschaltung 1170 zugeführt. Diese ermittelt aus den Drehratenmesssignalen ein Drehratenausgangssignal 1155 bezüglich der Drehratenmessachse 1010 und eine zugeordnetes Plausibilitätssignal 1160. Bezüglich der anderen Drehratenmessachse 1009 des ersten Drehratensensorelements 1021 wer- den das Drehratenausgangssignal 1035 sowie das zugehörige Plausibilitätssignal 1055 wiederum von der Redundanzüberwachungsschaltung 1053 bereitgestellt. Die in Figur 12 dargestellte Konfiguration 1150 entspricht damit einer Sensoreinrichtung, die dazu in der Lage ist, Drehraten in Bezug auf zwei orthogonale Drehratenmessachsen 1009, 1010 zu erfassen. Bezüglich beider Drehraten- messachse 1009, 1010 ist eine redundante Bestimmung der Drehrate möglich.

In der Figur 13 ist eine Konfiguration mit einem einachsigen Drehratensensor- element 1281 und zwei zweiachsigen Drehratensensorelementen 1221 , 1251 gezeigt. Eine Peripherie 1241 umfasst eine erste Sensorüberwachungsschal- tung 1230 und eine erste Antriebsschaltung 1231 , die dem ersten zweiachsigen Drehratensensorelement 1221 zugeordnet sind, sowie eine zweite Sensorüberwachungsschaltung 1257 und eine zweite Antriebsschaltung 1256, die dem zweiten zweiachsigen Drehratensensorelement 1251 zugeordnet sind.

Die zweiachsigen Drehratensensorelemente 1221 , 1251 weisen erste Drehratenmessachsen 1209, 1269 auf, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Zweite Drehratenmessachsen 1210, 1270 der beiden zweiachsigen Drehratensensorelemente 1221 , 1251 sind orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zu den ersten Drehratenmessachsen 1209, 1269 ausgerichtet. Den Drehraten- messachsen 1209, 1210, 1269, 1270 ist jeweils eine Messachsenauswerte- schaltung 1232, 1233, 1266, 1267 zugeordnet, welche Drehratenmesssignale bezüglich der entsprechenden Drehratenmessachse 1209, 1210, 1269, 1270 ermittelt. Die Drehratenmesssignale bezüglich der parallelen ersten Drehratenmessachsen 1209, 1269 der beiden zweiachsigen Drehratensensorelemente 1221 , 1251 , werden einer Redundanzüberwachungsschaltung 1253 zugeführt. Diese ermittelt aus den Drehratenmesssignalen ein Drehratenausgangssignal 1235 bezüglich Drehratenmessachse 1209 und eine zugeordnetes Plausibili- tätssignal 1255.

Insoweit entspricht die in Figur 13 gezeigte Konfiguration 1250 der zuvor beschriebenen und in Figur 11 gezeigten Konfiguration 1050. Zusätzlich ist jedoch das einachsige Drehratensensorelement 1281 vorgesehen. Diesem sind innerhalb der Peripherie 1241 eine Sensorüberwachungsschaltung 1282 und eine Antriebsschaltung 1283 zugeordnet sowie eine Mess- achsenauswerteschaltung 1284, die Drehratenmesssignale bezüglich der Dreh- ratenmessachse 1285 des einachsigen Drehratensensorelements 1281 bestimmt. Die einzige Drehratenmessachse 1281 des einachsigen Drehratensensors 1281 liegt in einer Ebene, welche durch die zweiten Drehratenmessachsen 1210, 1270 der zweiachsigen Drehratensensorelemente 1221 , 1251 aufgespannt ist. Sie ist jedoch nicht parallel zu einer der beiden Drehratenmessach- sen 1210, 1270 ausgerichtet. Hierdurch ist es möglich, eine Plausibilisierung der Drehraten bezüglich dieser Drehratenmessachsen 1210, 1270 vorzunehmen. Zu diesem Zweck werden die bezüglich der Drehratenmessachsen 1210, 1270 ermittelten Drehratenmesssignale sowie das bezüglich der Drehratenmessachse 1285 des einachsigen Drehratensensorelements 1281 bestimmte Drehratenmesssignal einer Redundanzüberwachungsschaltung 1286 zugeführt. Diese ermittelt aus den Drehratenmesssignalen in der zuvor beschriebenen Weise ein Drehratenausgangssignal 1287 bezüglich der Drehratenmessachse 1210 und ein zugehöriges Plausibilitätssignal 1290 sowie ein Drehratenausgangssignal 1288 bezüglich der Drehratenmessachse 1270 und ein zugehöri- ges Plausibilitätssignal 1289.

Die in Figur 13 dargestellte Konfiguration 1250 entspricht damit einer Sensoreinrichtung, die dazu in der Lage ist, Drehraten in Bezug auf drei Drehratenmessachsen 1209, 1210, 1270 zu erfassen, die paarweise orthogonal zueinan- der ausgerichtet sind. Bezüglich aller Drehratenmessachsen 1209, 1210, 1270 kann eine Plausibilisierung der erfassten Drehraten vorgenommen werden. Dafür sind lediglich zwei zweiachsige Drehratensensorelemente 1221 , 1251 und ein einachsiges Drehratensensorelement 1281 erforderlich.

Die in Figur 14 gezeigte Konfiguration 1350 umfasst drei zweiachsige Drehratensensorelemente 1321 , 1351 , 1381. Eine Peripherie 1341 umfasst eine erste Sensorüberwachungsschaltung 1330 und eine erste Antriebsschaltung 1331 , die dem ersten zweiachsigen Drehratensensorelement 1321 zugeordnet sind, sowie eine zweite Sensorüberwachungsschaltung 1357 und eine zweite Antriebsschaltung 1356, die dem zweiten zweiachsigen Drehratensensorelement 1351 zugeordnet sind.

Die zweiachsigen Drehratensensorelemente 1321 , 1351 weisen erste Drehra- tenmessachsen 1309, 1369 auf, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Zweite Drehratenmessachsen 1310, 1370 der beiden zweiachsigen Drehratensensorelemente 1321 , 1351 sind orthogonal zueinander und jeweils orthogonal zu den ersten Drehratenmessachsen 1309, 1369 ausgerichtet. Den Drehratenmessachsen 1309, 1310, 1369, 1370 ist jeweils eine Messachsenauswerte- schaltung 1332, 1333, 1366, 1367 zugeordnet, welche Drehratenmesssignale bezüglich der entsprechenden Drehratenmessachse 1309, 1310, 1369, 1370 ermittelt. Die Drehratenmesssignale bezüglich der parallelen ersten Drehraten- messachsen 1309, 1369 der beiden zweiachsigen Drehratensensorelemente 1321 , 1351 , werden einer Redundanzüberwachungsschaltung 1353 zugeführt. Diese ermittelt aus den Drehratenmesssignalen ein Drehratenausgangssignal 1335 bezüglich Drehratenmessachse 1309 und eine zugeordnetes Plausibili- tätssignal 1355.

Insoweit entspricht die in Figur 14 gezeigte Konfiguration 1350 der zuvor beschriebenen und in Figur 11 gezeigten Konfiguration 1050.

Zusätzlich ist jedoch das dritte zweiachsige Drehratensensorelement 1381 vor- gesehen. Diesem sind innerhalb der Peripherie 1341 eine Sensorüberwachungsschaltung 1382 und eine Antriebsschaltung 1383 zugeordnet. Das dritte zweiachsige Drehratensensorelement 1381 verfügt über zwei orthogonale Drehratenmessachsen 1384, 1385 und diesen zugeordnete Messachsenaus- werteschaltungen 1386, 1387, die Drehratenmesssignale bezüglich der Drehra- tenmessachsen 1384, 1385 ermitteln. Die beiden Drehratenmessachsen 1384, 1385 des Drehratensensorelements 1381 sind jeweils parallel zu einer der zweiten Drehachsenmessachsen 1310, 1370 der beiden anderen Drehraten- sensorelemente 1321 , 1351 ausgerichtet. Hierdurch können auch für diese Drehratenmessachsen 1310, 1370 redundante Messungen der Drehraten vorgenommen werden.

Die Drehratenmesssignale bezüglich der parallelen Drehratenmessachsen 1310 und 1384 werden einer Redundanzüberwachungsschaltung 1389 zugeführt, die anhand der Drehratenmesssignale ein Drehratenausgangssignal 1390 bezüglich der Drehratenmessachse 1310 sowie ein zugehöriges Plausibilitäts- signal 1391 ermittelt. Entsprechend werden die Drehratenmesssignale bezüg- lieh der parallelen Drehratenmessachsen 1370 und 1385 einer Redundanzüberwachungsschaltung 1392 zugeführt, die anhand der Drehratenmesssignale ein Drehratenausgangssignal 1393 bezüglich der Drehratenmessachse 1370 sowie ein zugehöriges Plausibilitätssignal 1394 ermittelt.

Die in Figur 14 dargestellte Konfiguration 1350 entspricht damit einer Sensoreinrichtung, die dazu in der Lage ist, Drehraten in Bezug auf drei Drehratenmessachsen 1309, 1310, 1370 zu erfassen, die paarweise orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Bezüglich aller Drehratenmessachsen 1309, 1310, 1370 kann durch eine redundante Erfassung der Drehraten eine Plausibilisierung der erfassten Drehraten vorgenommen werden.

Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgegangenen Darstellung im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ bzw. beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen; insbesondere ist die Erfindung nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung, den Figuren und den Patentansprüchen.

In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "enthalten" und dergleichen schließen weitere Elemente oder

Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine

Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten beziehungsweise Einrichtungen ausführen.

In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschrän- kungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.

Claims

Patentansprüche

1. Sensoreinrichtung, umfassend ein zweiachsiges erstes Drehratensensor- element, mit dem Drehraten von Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um eine erste und eine zweite Drehratenmessachse erfassbar sind, wobei die ersten und die zweite Drehratenmessachse orthogonal zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung wenigstens ein weiteres Drehratensensorelement umfasst, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegung der Sensoreinrichtung um eine Drehratenmessachse erfassbar ist, die zusammen mit der ersten und der zweiten Drehratenmessachse in einer Ebene liegt.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 , bei dem das erste Drehratensensorelement eine transversal schwingfähige Sensorstruktur mit einer auslenkbaren Strukturmasse und einem Mittel zur Schwingungsanregung der transversal schwingfähigen Sensorstruktur entlang einer Schwingachse umfasst, wobei die Strukturmasse aufgrund von Coriolis-Kräften auslenkbar ist, die bei einer Drehung der Sensoreinrichtung um die erste und die zweite Drehratenmessachse auftreten, und wobei die erste und die zweite Drehratenmessachse orthogonal zu der Schwingachse ausgerichtet sind.

3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend eine Plausibilisierungseinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, anhand eines Vergleichs einer mittels des ersten Drehratensensorelements gemessenen ersten Drehrate und einer mittels des weiteren Drehratensensorelements gemessenen zweiten Drehrate ein Plausibilitätssignal zu ermitteln.

4. Sensoreinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Plausibilisierungseinrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Drehratenaus- gangssignal bezüglich einer Drehratenmessachse anhand wenigstens einer mittels des ersten Drehratensensorelements gemessenen ersten Dreh- rate und einer mittels des weiteren Drehratensensorelements gemessenen zweiten Drehrate zu bestimmen.

5. Sensoreinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das weitere Drehratensensorelement als ein einachsiges Drehratensen- sorelement ausgeführt ist, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegung der Sensoreinrichtung um eine dritte Drehratenmessachse erfassbar ist, die parallel zu der ersten oder der zweiten Drehratenmessachse ausgerichtet ist.

6. Sensoreinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das weitere Drehratensensorelement als ein einachsiges Drehratensensorelement ausgeführt ist, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegung der Sensoreinrichtung um eine vierte Drehratenmessachse erfassbar ist, die nicht parallel zu der ersten und zu der zweiten Drehratenmessachse ausgerichtet ist.

7. Sensoreinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das weitere Drehratensensorelement als ein zweiachsiges Drehratensensorelement ausgestaltet ist, mit dem Drehraten von Drehbewegungen der Sensoreinrichtung um zwei weitere Drehratenmessachsen erfassbar sind, die orthogonal zueinander ausgerichtet sind, wobei wenigstens eine der weiteren Drehachsen parallel zu der ersten oder der zweiten Drehratenmessachse ausgerichtet ist.

8. Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, zusätzlich umfassend ein einachsiges Drehratensensorelement, mit dem eine Drehrate einer Drehbewegung der Sensoreinrichtung um eine fünfte Drehratenmessachse erfassbar ist, wobei die fünfte Drehratenmessachse in einer Ebene mit einer Drehratenmessachse des ersten Drehratensensorelements und mit einer Drehratenmessachse des weiteren zweiachsigen Drehratensensorelements liegt, die nicht parallel zueinander angeordnet sind, und wobei die fünfte Drehra- tenmessachse nicht parallel zu einer dieser Drehratenmessachsen des ersten und des weiteren Drehratensensorelements ausgerichtet ist.

9. Sensoreinrichtung nach Anspruch 8, bei der die Plausibilisierungseinrich- tung dazu ausgestaltet ist, anhand eines Vergleichs von Drehraten, die bezüglich von in einer Ebene liegenden, die fünfte Drehratenmessachse umfassenden Drehratenmessachsen bestimmt worden sind, Plausibilitäts- signale hinsichtlich von Drehraten zu ermitteln, die bezüglich in der Ebene liegender Drehratenmessachse bestimmt werden.

10. Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, zusätzlich umfassend ein zweiachsiges Drehratensensorelement, wobei jede Drehratenmessachse eines der in der Sensoreinrichtung enthaltenen zweiachsigen Drehratensensorele- mente parallel zu einer weiteren Drehratenmessachse eines weiteren Drehratensensorelements der Sensoreinrichtung ausgerichtet ist.

11. Sensoreinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die enthaltenen Drehratensensorelemente Bestandteile einer integrierten Schaltung sind.

12. Bauteil zum Erfassen wenigstens einer Drehrate, umfassend eine Sensoreinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche und eine Signalverarbeitungseinrichtung, die dazu ausgestaltet ist, ein Drehratenaus- gangssignal und/oder ein Plausibilitätssignal bezüglich wenigstens einer Drehratenmessachse der in der Sensoreinrichtung enthaltenen Drehratensensorelemente zur Bereitstellung außerhalb des Bauteils aufzubereiten.

13. Bauteil nach Anspruch 12, weiterhin umfassend wenigstens ein mit der Signalverarbeitungseinrichtung gekoppeltes weiteres Sensorelement, das dazu ausgestaltet ist, eine von einer Drehrate verschiedene Messgröße zu erfassen, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Ausgangssignal bezüglich dieser Messgröße verfügbar zu machen.

14. Kraftfahrzeug umfassend eine Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder eine Bauteil nach Anspruch 12 oder 13.