WO2011051065A1 - Coupling spring for a yaw rate sensor - Google Patents

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WO2011051065A1
WO2011051065A1 PCT/EP2010/064321 EP2010064321W WO2011051065A1 WO 2011051065 A1 WO2011051065 A1 WO 2011051065A1 EP 2010064321 W EP2010064321 W EP 2010064321W WO 2011051065 A1 WO2011051065 A1 WO 2011051065A1
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WO
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axis
coriolis
parallel
coriolis element
spring
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/064321
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German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Classen
Sebastian Gracki
Markus Heitz
Robert Sattler
Joerg Hauer
Christoph Gauger
Thorsten Balslink
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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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

Definitions

  • the invention relates to a rotation rate sensor according to the preamble of claim 1.
  • rotation rate sensors are well known.
  • the publication DE 10 2007 062 732 A1 discloses a rotation rate sensor with Coriolis elements, wherein in particular a first and a second Coriolis element are connected to one another via a spring and are excited to oscillate parallel to a first axis, wherein a first and a second detection means a Deflection of the first and second Corioliselements due to a Coriolis force in the direction of a second axis detect, so that the difference of a first detection signal of the first detection means and a second detection signal of the second detection means is dependent on the Coriolis force and thus also dependent on the rotation rate of the rotation rate sensor ,
  • the rotation rate sensor according to the invention and the inventive method for operating a rotation rate sensor according to the independent claims have the advantage over the prior art that due to the inventive compound of the first and the second Coriolis element is achieved that a first natural frequency of a Stoire eigenmodes higher than a second natural frequency of Detection eigenmodes, wherein in the sturgeon eigenmode the deflections of the first and the second Coriolis element are in the same direction parallel to the second axis and wherein in the detection eigenmode the deflections of the first and the second Coriolis element parallel to the second axis are in opposite directions.
  • This higher first natural frequency of the sturgeon eigenmodes has the advantage over the prior art that the deflections of the first and second Coriolis elements are reduced in the sturgeon eigenmode.
  • By smaller deflections it is possible to increase the electromechanical stability of the rotation rate sensor.
  • Higher electromechanical stability has the advantage over the prior art that electrostatic forces generated, for example, by electrodes mounted in the vicinity of the rotation rate sensor and acting on the Coriolis elements, smaller deflections of the Coriolis elements parallel to the second axis in the interference eigenmode cause. Even if external interfering accelerations occur in the direction of the second axis (translational accelerations), the Coriolis elements are deflected in the sturgeon mode.
  • the coupling element comprises a first spring leg, wherein the first spring leg is connected to the substrate. Due to the connection of the coupling element by means of the first spring leg to the substrate is advantageously a
  • the first spring leg extends with its main extension direction substantially parallel to a third axis, wherein the third axis extends perpendicular to the first axis and perpendicular to the second axis.
  • the first spring leg has a connecting spring, wherein the connecting spring is softer in the direction of the third axis than in the direction of the first axis.
  • the connecting spring which is softer in the direction of the third axis than in Riehl direction of the first axis, it is achieved that the coupling element is softer with respect to a vibration movement in the direction of the third axis.
  • the coupling element extends substantially parallel to the main extension plane
  • the plurality of spring legs a plurality of first spring legs (vertical spring legs) and on second spring legs, wherein the plurality of first spring legs with their main extension direction in
  • the plurality of second spring legs extends substantially parallel to the third axis and wherein the plurality of second spring legs extending with its main plane of extension substantially parallel to the first axis. Due to these developments, it is advantageously possible to increase the first natural frequency (the noise eigenmodes), so that the first natural frequency is greater than the second natural frequency (of the
  • 35 is finally claimed to torsion about the third axis.
  • a high bending stiffness of the coupling element is achieved, while the coupling element performs a soft oscillation movement in the detection mode, so that the first natural frequency of the noise eigenmodes is above the second natural frequency of the detection eigenmodes.
  • the frame-shaped arrangement has an inner area and an outer area parallel to the main extension plane, wherein the first spring leg extends in the inner area or in the outer area. Extends the first spring leg in the inner region and is thus the connection with the substrate in the inner region, it is possible to make the spatial extent of the coupling element in the direction of the third axis smaller than when the first spring leg extends in the outer region.
  • the coupling element has a further frame-shaped arrangement, wherein the further frame-shaped arrangement is connected exclusively via the frame-shaped arrangement with the substrate.
  • the further frame-shaped arrangement in vibration movements in the direction of the first axis (excitation vibration) has a comparatively low rigidity.
  • the coupling element comprises a second spring leg, wherein the second spring leg is connected to the substrate. Due to the compound of Koppelelemen tes means of the second spring leg to the substrate, a further increase in the bending stiffness of the coupling element in the direction of the second axis is achieved in an advantageous manner, so that the deflection of the oscillatory motion of the coupling element is further reduced in Stoire eigenmode and the first natural frequency (in Störeigenmode ) is increased.
  • Another object of the present invention is a method for operating a rotation rate sensor, wherein the rotation rate sensor having a main extension plane having substrate and a first and a second Coriolis element, wherein the first Coriolis element is excited parallel to a first parallel to the main plane parallel first axis in which a Coriolis force drives the first Coriolis element in the direction of a the second Coriolis element is arranged parallel to the main extension plane adjacent to the first Coriolis element, wherein the second Coriolis element is excited to a second vibration parallel to the first axis, wherein a Coriolis force deflects the second Coriolis element in the direction of the second axis in which the first and the second Coriolis element oscillates parallel to the second axis in a disturbing eigenmode having a first natural frequency and in a detection eigenmode having a second natural frequency, wherein in the stray eigenmode parallel to the second axis the first Coriolis element is deflected in the same direction to the second Coriolis
  • the first Coriolis element is deflected in the opposite direction to the second Coriolis element, wherein the first Coriolis element is connected via a coupling element with the second Coriolis element such that the first natural frequency is greater than the second natural frequency, wherein the coupling element is bonded to the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor
  • FIG. 2 shows two schematic illustrations in side view of a rotation rate sensor
  • FIG. 4 shows a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 5 shows a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor according to a third exemplary embodiment the present invention
  • Figure 6 is a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 initially depict schematic diagrams of rotation rate sensors with two Coriolis elements, which, however, do not represent any embodiments of the invention.
  • FIG. 1 shows such a schematic basic illustration of a rotation rate sensor 1 in plan view, wherein the rotation rate sensor 1 has a substrate 2 having a main extension plane 100 and a first and a second corrosion element 31, 32.
  • the first Coriolis element 31 can be excited to form a first oscillation 51 parallel to a first axis X parallel to the main extension plane 100, whereby a Coriolis force radiates a first deflection of the first Coriolis element 31 in the direction of a second axis Z perpendicular to the first axis X (perpendicular in FIG to the drawing level).
  • the second Coriolis element 32 is arranged parallel to the main extension plane 100 next to the first Coriolis element 31 and can be excited to a second oscillation 52 parallel to the first axis X, a Coriolis force causing a second deflection of the second Coriolis element 32 in the direction of the second axis Z.
  • FIGS. 1 and 2 show two such schematic diagrams of the rotation rate sensor 1 in side view, wherein in the left schematic schematic diagram of a Stoire eigenmode 81 is shown and wherein in the right schematic schematic diagram of a detection eigenmode 82 is shown. Both representations show the equilibrium position with continuous lines and a deflected position with dashed lines.
  • the interference mode 81 left illustration
  • the deflections of the first and the second Coriolis element 31, 32 are parallel to the second axis Z in the same direction (or in-phase).
  • the detection eigenmode 82 (right figure), the deflections of the first and the second Coriolis element 31, 32 parallel to the second axis Z are in opposite directions (or opposite in phase).
  • an inventive rotation rate sensor 1 (FIGS. 3-6) has a substrate 2 having a main extension plane 100 and a first and a second Coriolis element 31, 32, the Coriolis elements 31, 32 being parallel to the first axis X are excitable and parallel to the second axis Z are deflected by a Coriolis force.
  • the first and the second Coriolis element 31, 32 are connected in all embodiments of the invention via a coupling element 9, wherein the coupling element 9 (in contrast to the schematic diagrams in Figures 1 and 2) is connected to the substrate 2.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration in top view of the rotation rate sensor 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention, wherein a first spring leg 91 and a second spring leg 92 are connected to the substrate 2. Furthermore, the first spring leg 91 has a connecting spring 93 and the second spring leg 92 has a further connecting spring 94.
  • the first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main directions of extension substantially parallel to a third axis Y, wherein the third axis Y extends perpendicular to the first axis X and perpendicular to the second axis Z.
  • the connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X.
  • the coupling element 9 extends substantially parallel to Main extension plane 100 and has a plurality of spring legs.
  • the frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100 an inner region and an outer region, wherein the first spring leg 91 and the connecting spring 93 and the second spring leg 92 and the further connecting spring 94 in the interior Extend range.
  • the spring legs 91, 92 and the connecting springs 93, 94 extend in the outer region.
  • the connecting springs 93, 94 have the shape of a double U-spring. Alternatively, it can be provided that the connecting springs 93, 94 are meander-shaped.
  • FIG. 4 shows a schematic representation in top view of the rotation rate sensor 1 according to a second exemplary embodiment of the present invention, wherein the first spring leg 91 and the second spring leg 92 are connected to the substrate 2.
  • the first spring leg 91, the connecting spring 93 and the second spring leg 92 has the further connecting spring 94.
  • the first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main directions of extension substantially parallel to the third axis Y.
  • the connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X.
  • the coupling element 9 extends substantially parallel to the main extension plane 100 and has the plurality of spring legs.
  • the frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100, the inner region and the outer region, wherein the first spring leg 91 and the connecting spring 93 and the second spring leg 92 and the other connecting spring 93 in the outer Extend range.
  • the spring legs 91, 92 and the connecting springs 93, 94 extend in the inner region.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration in top view of the rotation rate sensor 1 according to a third exemplary embodiment of the present invention, wherein the first spring leg 91 and the second spring leg 92 are connected to the substrate 2. Furthermore, the first spring leg 91, the connecting spring 93 and the second spring leg 92 has the further connecting spring 94.
  • the first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main directions of extension substantially parallel to the third axis Y.
  • the connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X.
  • the further connecting spring 94 is in the direction of the third Axis Y softer than in the direction of the first th axis X.
  • the connecting springs 93, 94 are in the form of double U-springs. Alternatively, it can be provided that the connecting springs 93, 94 are meander-shaped.
  • the coupling element 9 extends substantially parallel to the main extension plane 100 and has the plurality of spring legs.
  • the frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100, the inner region and the outer region, wherein the first spring leg 91 and the connecting spring 93 and the second spring leg 92 and the other connecting spring 93 in the interior Extend the area.
  • the spring legs 91, 92 and the connecting springs 93, 94 extend in the outer region.
  • FIG. 6 shows a schematic representation in top view of a rotation rate sensor 1 according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, the first spring leg 91 and the second spring leg 92 being connected to the substrate 2. Furthermore, the first spring leg 91, the connecting spring 93 and the second spring leg 92 has the further connecting spring 94.
  • the first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main extension directions substantially parallel to the third axis Y.
  • the connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X.
  • the further connecting spring 94 is in the direction the third axis Y softer than in the direction of the first axis X.
  • the connecting springs 93, 94 have the shape of double U-springs. Alternatively, it can be provided that the connecting springs 93, 94 are meander-shaped.
  • the coupling element 9 extends in
  • the frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100, the inner region and the outer region.
  • first Coriolis element 31 is connected to the second Coriolis element 32 via a first further coupling element 95 and via a second further coupling element 96.
  • first further coupling element 95 is connected to the second Coriolis element 32 via a first further coupling element 95 and via a second further coupling element 96.
  • Coupling element 95, 96 similar to a double U-spring, ie that a soft Oscillation movement of the Coriolis elements 31, 32 in the direction of the first axis X (excitation direction) is made possible.

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Abstract

The invention relates to a yaw rate sensor, comprising a substrate having a primary extension plane and a first and a second Coriolis element, wherein the first Coriolis element can be induced to perform a first vibration parallel to a first axis which is parallel to the main extension plane, wherein a Coriolis force causes a first deflection of the first Coriolis element in the direction of a second axis which is substantially perpendicular to the first axis, wherein the second Coriolis element is arranged parallel to the primary extension plane next to the first Coriolis element, wherein the second Coriolis element can be induced to perform a second vibration parallel to the first axis, wherein a Coriolis force causes a second deflection of the second Coriolis element in the direction of the second axis. The vibrations of the first and second Coriolis elements parallel to the second axis have an interference eigenmode having a first eigenfrequency and a detection eigenmode having a second eigenfrequency, wherein the deflections of the first and second Coriolis elements parallel to the second axis are in the same direction in the interference eigenmode, and wherein the deflections of the first and second Coriolis elements parallel to the second axis are in the same direction in the deflection eigenmode. The yaw rate sensor is characterized in that the first Coriolis element is connected to the second Coriolis element via a coupling element such that the first eigenfrequency is greater than the second eigenfrequency, wherein the coupling element is joined to the substrate.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Koppelfeder für Drehratensensor Stand der Technik  Coupling spring for rotation rate sensor prior art
Die Erfindung geht aus von einem Drehratensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a rotation rate sensor according to the preamble of claim 1.
Solche Drehratensensoren sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2007 062 732 A1 ein Drehratensensor mit Corioliselementen bekannt, wobei insbesondere ein erstes und ein zweites Corioliselement über eine Feder miteinander verbunden sind und zu Schwingungen parallel zu einer ersten Achse angeregt werden, wobei ein erstes und ein zweites Detektionsmittel eine Auslenkung des ersten und zweiten Corioliselements aufgrund einer Corio- liskraft in Richtung einer zweiten Achse detektieren, so dass die Differenz aus einem ersten Detektionssignal des ersten Detektionsmittels und einem zweiten Detektionssignal des zweiten Detektionsmittels abhängig von der Corioliskraft und somit auch abhängig von der Drehrate des Drehratensensors ist. Such rotation rate sensors are well known. For example, the publication DE 10 2007 062 732 A1 discloses a rotation rate sensor with Coriolis elements, wherein in particular a first and a second Coriolis element are connected to one another via a spring and are excited to oscillate parallel to a first axis, wherein a first and a second detection means a Deflection of the first and second Corioliselements due to a Coriolis force in the direction of a second axis detect, so that the difference of a first detection signal of the first detection means and a second detection signal of the second detection means is dependent on the Coriolis force and thus also dependent on the rotation rate of the rotation rate sensor ,
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Drehratensensor und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Verbindung des ersten und des zweiten Corioliselementes erreicht wird, dass eine erste Eigenfrequenz eines Störeigenmodes höher als eine zweite Eigenfrequenz eines Detektionseigenmodes ist, wobei im Störeigenmode die Auslenkungen des ersten und des zweiten Corioliselementes parallel zur zweiten Achse gleichsinnig sind und wobei im Detektionseigenmode die Auslenkungen des ersten und des zweiten Corioliselementes parallel zur zweiten Achse gegensinnig sind. Diese höhere erste Eigenfrequenz des Störeigenmodes hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Auslenkungen des ersten und zweiten Corioliselementes im Störeigenmode verkleinert werden. Durch kleinere Auslenkungen ist es möglich, die elektromechanische Stabilität des Drehratensensors zu erhöhen. Höhere elektromechanische Stabilität hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass elektrostatische Kräfte, die z.B. von Elektroden, die in der Nähe des Drehratensensors angebracht sind, erzeugt werden und auf die Corioliselemente wirken, kleinere Auslenkungen der Corioli- selemente parallel zur zweiten Achse im Störeigenmode hervorrufen. Auch bei Auftreten von externen Störbeschleunigungen in Richtung der zweiten Achse (Translationsbeschleunigungen) werden die Corioliselemente im Störeigenmode ausgelenkt. Kleinere Auslenkungen im Störeigenmode haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein Anschlagen der Corioliselemente an die Drehratensensorstruktur verhindert wird. Weiterhin ist vorteilhaft, dass durch geringere Auslenkungen der Corioliselemente im Störeigenmode das Auftreten von elektrischen Störsignalen am Sensorausgang verringert wird. Insbesondere ist vorteilhaft, dass die Überlastfestigkeit des Drehratensensors erhöht wird. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Störsignale aufgrund der Auslenkung der Corioliselemente im Störeigenmode mittels eines Tiefpasses, der eine Grenzfrequenz aufweist, die zwischen der zweiten Eigenfrequenz des Detektionseigenmodes und der ersten Eigenfrequenz des Störeigenmodes liegt, herausgefiltert werden. The rotation rate sensor according to the invention and the inventive method for operating a rotation rate sensor according to the independent claims have the advantage over the prior art that due to the inventive compound of the first and the second Coriolis element is achieved that a first natural frequency of a Stoire eigenmodes higher than a second natural frequency of Detection eigenmodes, wherein in the sturgeon eigenmode the deflections of the first and the second Coriolis element are in the same direction parallel to the second axis and wherein in the detection eigenmode the deflections of the first and the second Coriolis element parallel to the second axis are in opposite directions. This higher first natural frequency of the sturgeon eigenmodes has the advantage over the prior art that the deflections of the first and second Coriolis elements are reduced in the sturgeon eigenmode. By smaller deflections, it is possible to increase the electromechanical stability of the rotation rate sensor. Higher electromechanical stability has the advantage over the prior art that electrostatic forces generated, for example, by electrodes mounted in the vicinity of the rotation rate sensor and acting on the Coriolis elements, smaller deflections of the Coriolis elements parallel to the second axis in the interference eigenmode cause. Even if external interfering accelerations occur in the direction of the second axis (translational accelerations), the Coriolis elements are deflected in the sturgeon mode. Smaller deflections in the self-disturbing mode have the advantage over the prior art that a striking of the Coriolis elements to the rotation rate sensor structure is prevented. Furthermore, it is advantageous that the occurrence of electrical interference signals at the sensor output is reduced by smaller deflections of the Coriolis elements in the sturgeon mode. In particular, it is advantageous that the overload resistance of the rotation rate sensor is increased. Furthermore, it is advantageous that due to the deflection of the Coriolis elements in the sturgeon eigenmode the interference signals are filtered out by means of a low-pass filter having a cut-off frequency which lies between the second natural frequency of the detection eigenmodem and the first natural frequency of the sturgeon eigenmodem.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Koppelelement einen ersten Federschenkel umfasst, wobei der erste Federschenkel mit dem Substrat verbunden ist. Aufgrund der Verbindung des Koppelelementes mit- tels des ersten Federschenkels an das Substrat wird in vorteilhafter Weise eineAccording to a preferred embodiment, it is provided that the coupling element comprises a first spring leg, wherein the first spring leg is connected to the substrate. Due to the connection of the coupling element by means of the first spring leg to the substrate is advantageously a
Erhöhung der Biegesteifigkeit des Koppelelementes in Richtung der zweiten Achse erreicht, sodass das Koppelelement steifer ist bezüglich einer Schwingungsbewegung im Störeigenmode und die erste Eigenfrequenz im Störeigenmode erhöht wird. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich der erste Federschenkel mit seiner Haupterstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer dritten Achse erstreckt, wobei sich die dritte Achse senkrecht zur ersten Achse und senkrecht zur zweiten Achse erstreckt. Aufgrund der Erstre- 5 ckung des ersten Federschenkels mit seiner Haupterstreckungsrichtung im Wesentlichen parallel zur dritten Achse wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die Steifigkeit des Koppelelementes bezüglich einer Schwingungsbewegung in Richtung der ersten Achse (Anregungsschwingung) verringert wird und somit die Auswirkung der Anbindung des Koppelelementes an das Substrat verringert wird.Increasing the flexural rigidity of the coupling element in the direction of the second axis is achieved, so that the coupling element is stiffer with respect to a vibrational movement in the sturgeon eigenmode and the first natural frequency is increased in the sturgeon eigenmode. According to another preferred embodiment, it is provided that the first spring leg extends with its main extension direction substantially parallel to a third axis, wherein the third axis extends perpendicular to the first axis and perpendicular to the second axis. Due to the Erstre- 5 ckung of the first spring leg with its main extension direction substantially parallel to the third axis is achieved in an advantageous manner that the stiffness of the coupling element with respect to a vibration movement in the direction of the first axis (excitation vibration) is reduced and thus the effect of the connection of the coupling element is reduced to the substrate.
10 10
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Federschenkel eine Verbindungsfeder aufweist, wobei die Verbindungsfeder in Richtung der dritten Achse weicher ist als in Richtung der ersten Achse. Durch die Verbindungsfeder, die in Richtung der dritten Achse weicher ist als in Riehl s tung der ersten Achse, wird erreicht, dass das Koppelelement weicher ist bezüglich einer Schwingungsbewegung in Richtung der dritten Achse.  According to another preferred embodiment, it is provided that the first spring leg has a connecting spring, wherein the connecting spring is softer in the direction of the third axis than in the direction of the first axis. By the connecting spring, which is softer in the direction of the third axis than in Riehl direction of the first axis, it is achieved that the coupling element is softer with respect to a vibration movement in the direction of the third axis.
Gemäß anderer bevorzugter Weiterbildungen ist vorgesehen, dass sich das Koppelelement im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene erstrecktAccording to other preferred developments, it is provided that the coupling element extends substantially parallel to the main extension plane
20 und eine Mehrzahl an Federschenkeln aufweist, bzw. dass die Mehrzahl an Federschenkeln im Wesentlichen eine rahmenförmige Anordnung aufweist. Weiterhin weist die Mehrzahl an Federschenkeln eine Mehrzahl an ersten Federschenkeln (vertikale Federschenkel) und an zweiten Federschenkeln auf, wobei sich die Mehrzahl an ersten Federschenkeln mit ihrer Haupterstreckungsrichtung im20 and a plurality of spring legs, or that the plurality of spring legs has substantially a frame-shaped arrangement. Furthermore, the plurality of spring legs a plurality of first spring legs (vertical spring legs) and on second spring legs, wherein the plurality of first spring legs with their main extension direction in
25 Wesentlichen parallel zur dritten Achse erstreckt und wobei sich die Mehrzahl an zweiten Federschenkeln mit ihrer Haupterstreckungsebene im Wesentlichen parallel zur ersten Achse erstreckt. Aufgrund dieser Weiterbildungen ist es in vorteilhafter Weise möglich, die erste Eigenfrequenz (des Störeigenmodes) zu erhöhen, sodass die erste Eigenfrequenz größer ist als die zweite Eigenfrequenz (des25 extends substantially parallel to the third axis and wherein the plurality of second spring legs extending with its main plane of extension substantially parallel to the first axis. Due to these developments, it is advantageously possible to increase the first natural frequency (the noise eigenmodes), so that the first natural frequency is greater than the second natural frequency (of the
30 Detektionseigenmodes). Das wird dadurch erreicht, dass bei einer Schwingungsbewegung des Koppelelementes im Störeigenmode die Mehrzahl an ersten Federschenkeln fast ausschließlich auf Biegung in Richtung der zweiten Achse beansprucht wird, während bei einer Schwingungsbewegung des Koppelelementes im Detektionseigenmode die Mehrzahl an ersten Federschenkeln fast aus-30 detection eigenmodes). This is achieved by virtue of the fact that the plurality of first spring limbs are almost exclusively subjected to bending in the direction of the second axis during oscillatory movement of the coupling element while the majority of first spring limbs are almost completely lost during oscillation movement of the coupling element in the detection eigenmode.
35 schließlich auf Torsion um die dritte Achse beansprucht wird. Bei einer Haupterstreckungsrichtung der Mehrzahl an ersten Federschenkeln im Wesentlichen in Richtung der dritten Achse wird eine hohe Biegesteifigkeit des Koppelelementes erreicht, während das Koppelelement eine weiche Schwingungsbewegung im Detektionsmode ausführt, sodass die erste Eigenfrequenz des Störeigenmodes oberhalb der zweiten Eigenfrequenz des Detektionseigenmodes liegt. 35 is finally claimed to torsion about the third axis. In a main extension direction of the plurality of first spring legs substantially in Direction of the third axis, a high bending stiffness of the coupling element is achieved, while the coupling element performs a soft oscillation movement in the detection mode, so that the first natural frequency of the noise eigenmodes is above the second natural frequency of the detection eigenmodes.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die rah- menförmige Anordnung parallel zur Haupterstreckungsebene einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich aufweist, wobei der erste Federschenkel sich im inneren Bereich oder im äußeren Bereich erstreckt. Erstreckt sich der erste Federschenkel im inneren Bereich und befindet sich dadurch die Verbindung mit dem Substrat im inneren Bereich, so ist es möglich, die räumliche Ausdehnung des Koppelelementes in Richtung der dritten Achse kleiner zu gestalten als wenn sich der erste Federschenkel im äußeren Bereich erstreckt. According to another preferred development, it is provided that the frame-shaped arrangement has an inner area and an outer area parallel to the main extension plane, wherein the first spring leg extends in the inner area or in the outer area. Extends the first spring leg in the inner region and is thus the connection with the substrate in the inner region, it is possible to make the spatial extent of the coupling element in the direction of the third axis smaller than when the first spring leg extends in the outer region.
Gemäß zwei anderen bevorzugten Weiterbildungen ist vorgesehen, dass das Koppelelement eine weitere rahmenförmige Anordnung aufweist, wobei die weitere rahmenförmige Anordnung ausschließlich über die rahmenförmige Anordnung mit dem Substrat verbunden ist. Vorteilhafterweise weist die weitere rahmenförmige Anordnung bei Schwingungsbewegungen in Richtung der ersten Achse (Anregungsschwingung) eine vergleichsweise geringe Steifigkeit auf. According to two other preferred developments, it is provided that the coupling element has a further frame-shaped arrangement, wherein the further frame-shaped arrangement is connected exclusively via the frame-shaped arrangement with the substrate. Advantageously, the further frame-shaped arrangement in vibration movements in the direction of the first axis (excitation vibration) has a comparatively low rigidity.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Koppelelement einen zweiten Federschenkel umfasst, wobei der zweite Federschenkel mit dem Substrat verbunden ist. Aufgrund der Verbindung des Koppelelemen tes mittels des zweiten Federschenkels an das Substrat wird in vorteilhafter Weise eine weitere Erhöhung der Biegesteifigkeit des Koppelelementes in Richtung der zweiten Achse erreicht, sodass die Auslenkung der Schwingungsbewegung des Koppelelementes im Störeigenmode weiter herabgesetzt wird und die erste Eigenfrequenz (im Störeigenmode) erhöht wird. According to another preferred embodiment, it is provided that the coupling element comprises a second spring leg, wherein the second spring leg is connected to the substrate. Due to the compound of Koppelelemen tes means of the second spring leg to the substrate, a further increase in the bending stiffness of the coupling element in the direction of the second axis is achieved in an advantageous manner, so that the deflection of the oscillatory motion of the coupling element is further reduced in Stoire eigenmode and the first natural frequency (in Störeigenmode ) is increased.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors, wobei der Drehratensensor ein eine Haupterstreckungsebene aufweisendes Substrat sowie ein erstes und ein zweites Corioliselement aufweist, wobei das erste Corioliselement zu einer ersten Schwingung pa rallel zu einer zur Haupterstreckungsebene parallelen ersten Achse angeregt wird, wobei eine Corioliskraft das erste Corioliselement in Richtung einer im We- sentlichen zur ersten Achse senkrechten zweiten Achse auslenkt, wobei das zweite Corioliselement parallel zur Haupterstreckungsebene neben dem ersten Corioliselement angeordnet ist, wobei das zweite Corioliselement zu einer zweiten Schwingung parallel zur ersten Achse angeregt wird, wobei eine Corioliskraft das zweite Corioliselement in Richtung der zweiten Achse auslenkt, wobei das erste und das zweite Corioliselement parallel zur zweiten Achse in einem Störeigenmode mit einer ersten Eigenfrequenz und in einem Detektionseigenmode mit einer zweiten Eigenfrequenz schwingt, wobei im Störeigenmode parallel zur zweiten Achse das erste Corioliselement gleichsinnig zum zweiten Coriolisele- ment ausgelenkt wird und wobei im Detektionseigenmode parallel zur zweitenAnother object of the present invention is a method for operating a rotation rate sensor, wherein the rotation rate sensor having a main extension plane having substrate and a first and a second Coriolis element, wherein the first Coriolis element is excited parallel to a first parallel to the main plane parallel first axis in which a Coriolis force drives the first Coriolis element in the direction of a the second Coriolis element is arranged parallel to the main extension plane adjacent to the first Coriolis element, wherein the second Coriolis element is excited to a second vibration parallel to the first axis, wherein a Coriolis force deflects the second Coriolis element in the direction of the second axis in which the first and the second Coriolis element oscillates parallel to the second axis in a disturbing eigenmode having a first natural frequency and in a detection eigenmode having a second natural frequency, wherein in the stray eigenmode parallel to the second axis the first Coriolis element is deflected in the same direction to the second Coriolis element and wherein Detection eigenmode parallel to the second
Achse das erste Corioliselement gegensinnig zum zweiten Corioliselement ausgelenkt wird, wobei das erste Corioliselement über ein Koppelelement mit dem zweiten Corioliselement derart verbunden ist, dass die erste Eigenfrequenz größer ist als die zweite Eigenfrequenz, wobei das Koppelelement am Substrat an- gebunden ist. Axis, the first Coriolis element is deflected in the opposite direction to the second Coriolis element, wherein the first Coriolis element is connected via a coupling element with the second Coriolis element such that the first natural frequency is greater than the second natural frequency, wherein the coupling element is bonded to the substrate.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Brief description of the drawings
Es zeigen Show it
Figur 1 eine schematische Darstellung in Aufsicht eines Drehratensensors, Figur 2 zwei schematische Darstellungen in Seitenansicht eines Drehratensen- sors,  1 is a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor, FIG. 2 shows two schematic illustrations in side view of a rotation rate sensor,
Figur 3 eine schematische Darstellung in Aufsicht eines Drehratensensors gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Figur 4 eine schematische Darstellung in Aufsicht eines Drehratensensors gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Figur 5 eine schematische Darstellung in Aufsicht eines Drehratensensors gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und  4 shows a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor according to a second exemplary embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor according to a third exemplary embodiment the present invention and
Figur 6 eine schematische Darstellung in Aufsicht eines Drehratensensors gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.  Figure 6 is a schematic representation in plan view of a rotation rate sensor according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der Erfindung In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. Embodiments of the invention In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 zunächst schematische Prinzipdarstellungen von Drehratensensoren mit zwei Corioliselementen abgebildet, die jedoch keine Ausführungsformen der Erfindung darstellen. To explain the invention, FIGS. 1 and 2 initially depict schematic diagrams of rotation rate sensors with two Coriolis elements, which, however, do not represent any embodiments of the invention.
In Figur 1 ist eine solche schematische Prinzipdarstellung eines Drehratensensors 1 in Aufsicht dargestellt, wobei der Drehratensensor 1 ein eine Haupterstreckungsebene 100 aufweisendes Substrat 2 und ein erstes und ein zweites Corio- liselement 31 , 32 aufweist. Das erste Corioliselement 31 ist zu einer ersten Schwingung 51 parallel zu einer zur Haupterstreckungsebene 100 parallelen ersten Achse X anregbar, wobei eine Corioliskraft eine erste Auslenkung des ersten Corioliselements 31 in Richtung einer im Wesentlichen zur ersten Achse X senkrechten zweiten Achse Z (in Figur 1 senkrecht zur Zeichenebene) bewirkt. Das zweite Corioliselement 32 ist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 neben dem ersten Corioliselement 31 angeordnet ist zu einer zweiten Schwingung 52 parallel zur ersten Achse X anregbar, wobei eine Corioliskraft eine zweite Auslenkung des zweiten Corioliselements 32 in Richtung der zweiten Achse Z bewirkt. FIG. 1 shows such a schematic basic illustration of a rotation rate sensor 1 in plan view, wherein the rotation rate sensor 1 has a substrate 2 having a main extension plane 100 and a first and a second corrosion element 31, 32. The first Coriolis element 31 can be excited to form a first oscillation 51 parallel to a first axis X parallel to the main extension plane 100, whereby a Coriolis force radiates a first deflection of the first Coriolis element 31 in the direction of a second axis Z perpendicular to the first axis X (perpendicular in FIG to the drawing level). The second Coriolis element 32 is arranged parallel to the main extension plane 100 next to the first Coriolis element 31 and can be excited to a second oscillation 52 parallel to the first axis X, a Coriolis force causing a second deflection of the second Coriolis element 32 in the direction of the second axis Z.
In Figur 2 sind zwei solche schematische Prinzipdarstellungen des Drehraten- sensors 1 in Seitenansicht dargestellt, wobei in der linken schematischen Prinzipdarstellung ein Störeigenmode 81 dargestellt ist und wobei in der rechten schematischen Prinzipdarstellung ein Detektionseigenmode 82 dargestellt ist. In beiden Darstellungen ist die Gleichgewichtslage mit durchgehenden Linien und eine ausgelenkte Position mit gestrichelten Linien dargestellt. Im Störeigenmode 81 (linke Abbildung) sind die Auslenkungen des ersten und des zweiten Corioli- selementes 31 , 32 parallel zur zweiten Achse Z gleichsinnig (bzw. gleichphasig). Im Detektionseigenmode 82 (rechte Abbildung) sind die Auslenkungen des ersten und des zweiten Corioliselementes 31 , 32 parallel zur zweiten Achse Z gegensinnig (bzw. gegenphasig). In den Figuren 3 - 6 sind vier verschiedene Beispiele von erfindungsgemäßen Ausführungen dargestellt. Entsprechend der Beschreibungen der Prinzipdarstellungen (Figur 1 und 2) weist ein erfindungsgemäßer Drehratensensor 1 (Fig. 3-6) ein eine Haupterstreckungsebene 100 aufweisendes Substrat 2 sowie ein erstes und ein zweites Corioliselement 31 , 32 auf, wobei die Corioliselemente 31 , 32 parallel zur ersten Achse X anregbar sind und parallel zur zweiten Achse Z durch eine Corioliskraft auslenkbar sind. Das erste und das zweite Corioliselement 31 , 32 sind in allen Ausführungsformen der Erfindung über ein Koppelelement 9 verbunden, wobei das Koppelelement 9 (im Gegensatz zu den Prinzipdarstellungen in Figur 1 und 2) mit dem Substrat 2 verbunden ist. 2 shows two such schematic diagrams of the rotation rate sensor 1 in side view, wherein in the left schematic schematic diagram of a Stoire eigenmode 81 is shown and wherein in the right schematic schematic diagram of a detection eigenmode 82 is shown. Both representations show the equilibrium position with continuous lines and a deflected position with dashed lines. In the interference mode 81 (left illustration), the deflections of the first and the second Coriolis element 31, 32 are parallel to the second axis Z in the same direction (or in-phase). In the detection eigenmode 82 (right figure), the deflections of the first and the second Coriolis element 31, 32 parallel to the second axis Z are in opposite directions (or opposite in phase). FIGS. 3 to 6 show four different examples of embodiments according to the invention. According to the descriptions of the basic illustrations (FIGS. 1 and 2), an inventive rotation rate sensor 1 (FIGS. 3-6) has a substrate 2 having a main extension plane 100 and a first and a second Coriolis element 31, 32, the Coriolis elements 31, 32 being parallel to the first axis X are excitable and parallel to the second axis Z are deflected by a Coriolis force. The first and the second Coriolis element 31, 32 are connected in all embodiments of the invention via a coupling element 9, wherein the coupling element 9 (in contrast to the schematic diagrams in Figures 1 and 2) is connected to the substrate 2.
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung in Aufsicht des Drehratensensors 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgebildet, wobei ein erster Federschenkel 91 und ein zweiter Federschenkel 92 mit dem Substrat 2 verbunden sind. Weiterhin weist der erste Federschenkel 91 eine Verbindungsfeder 93 auf und der zweite Federschenkel 92 weist eine weitere Verbindungsfeder 94 auf. Der erste Federschenkel 91 und der zweite Federschenkel 92 erstrecken sich mit ihren Haupterstreckungsrichtungen im Wesentlichen parallel zu einer dritten Achse Y, wobei sich die dritte Achse Y senkrecht zur ersten Achse X und senkrecht zur zweiten Achse Z erstreckt. Die Verbindungsfeder 93 ist in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ersten Achse X. Ebenfalls ist die weitere Verbindungsfeder 94 in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ersten Achse X. Weiterhin erstreckt sich das Koppelelement 9 im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 100 und weist eine Mehrzahl an Federschenkeln auf. Ein Teil dieser Federschenkel bildet eine rahmenförmige Anordnung 4. Die rahmenförmige Anordnung 4 weist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich auf, wobei der erste Federschenkel 91 und die Verbindungsfeder 93 sowie der zweite Federschenkel 92 und die weitere Verbindungsfeder 94 sich im inneren Bereich erstrecken. Alternativ erstrecken sich die Federschenkel 91 , 92 und die Verbindungsfedern 93, 94 im äußeren Bereich. Die Verbindungsfedern 93, 94 weisen die Form einer doppelten U-Feder auf. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungsfedern 93, 94 mäanderförmig ausgebildet sind. Weiterhin weist das Koppelelement 9 eine weitere rahmenförmige Anordnung 41 auf, wobei die weitere rahmenförmige Anordnung 41 ausschließlich über die rahmenförmige Anordnung 4 mit dem Substrat 2 verbunden ist. In Figur 4 ist eine schematische Darstellung in Aufsicht des Drehratensensors 1 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgebildet, wobei der erste Federschenkel 91 und der zweite Federschenkel 92 mit dem Substrat 2 verbunden sind. Wiederum weist der erste Federschenkel 91 die Verbindungsfeder 93 auf und der zweite Federschenkel 92 weist die weitere Verbindungsfeder 94 auf. Der erste Federschenkel 91 und der zweite Federschenkel 92 erstrecken sich mit ihren Haupterstreckungsrichtungen im Wesentlichen parallel zur dritten Achse Y. Die Verbindungsfeder 93 ist in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ersten Achse X. Ebenfalls ist die weitere Verbindungsfeder 94 in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ersten Achse X. Die Verbindungsfedern 93, 94 sind mäanderförmig ausgebildet. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungsfedern 93, 94 als doppelte U-Federn ausgeführt sind. Das Koppelelement 9 erstreckt im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 100 und weist die Mehrzahl an Federschenkeln auf. Ein Teil dieser Federschenkel bildet die rahmenförmige Anordnung 4. Die rahmenförmige Anordnung 4 weist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 den inneren Bereich und den äußeren Bereich auf, wobei der erste Federschenkel 91 und die Verbindungsfeder 93 sowie der zweite Federschenkel 92 und die weitere Verbindungsfeder 93 sich im äußeren Bereich erstrecken. Alternativ erstrecken sich die Federschenkel 91 , 92 und die Verbindungsfedern 93, 94 im inneren Bereich. Weiterhin weist das Koppelelement 9 die weitere rahmenförmige Anordnung 41 auf, wobei die weitere rahmenförmige Anordnung 41 ausschließlich über die rahmenförmigen Anordnung 4 mit dem Substrat 2 verbunden ist. FIG. 3 shows a schematic illustration in top view of the rotation rate sensor 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention, wherein a first spring leg 91 and a second spring leg 92 are connected to the substrate 2. Furthermore, the first spring leg 91 has a connecting spring 93 and the second spring leg 92 has a further connecting spring 94. The first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main directions of extension substantially parallel to a third axis Y, wherein the third axis Y extends perpendicular to the first axis X and perpendicular to the second axis Z. The connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X. Also, the further connecting spring 94 in the direction of the third axis Y softer than in the direction of the first axis X. Furthermore, the coupling element 9 extends substantially parallel to Main extension plane 100 and has a plurality of spring legs. The frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100 an inner region and an outer region, wherein the first spring leg 91 and the connecting spring 93 and the second spring leg 92 and the further connecting spring 94 in the interior Extend range. Alternatively, the spring legs 91, 92 and the connecting springs 93, 94 extend in the outer region. The connecting springs 93, 94 have the shape of a double U-spring. Alternatively, it can be provided that the connecting springs 93, 94 are meander-shaped. Furthermore, the coupling element 9 has a further frame-shaped arrangement 41, wherein the further frame-shaped arrangement 41 is connected exclusively via the frame-shaped arrangement 4 with the substrate 2. FIG. 4 shows a schematic representation in top view of the rotation rate sensor 1 according to a second exemplary embodiment of the present invention, wherein the first spring leg 91 and the second spring leg 92 are connected to the substrate 2. Again, the first spring leg 91, the connecting spring 93 and the second spring leg 92 has the further connecting spring 94. The first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main directions of extension substantially parallel to the third axis Y. The connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X. Also, the further connecting spring 94 in the direction of third axis Y softer than in the direction of the first axis X. The connecting springs 93, 94 are meander-shaped. Alternatively, it can be provided that the connecting springs 93, 94 are designed as double U-springs. The coupling element 9 extends substantially parallel to the main extension plane 100 and has the plurality of spring legs. The frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100, the inner region and the outer region, wherein the first spring leg 91 and the connecting spring 93 and the second spring leg 92 and the other connecting spring 93 in the outer Extend range. Alternatively, the spring legs 91, 92 and the connecting springs 93, 94 extend in the inner region. Furthermore, the coupling element 9, the further frame-shaped arrangement 41, wherein the further frame-shaped arrangement 41 is connected exclusively via the frame-shaped arrangement 4 with the substrate 2.
In Figur 5 ist eine schematische Darstellung in Aufsicht des Drehratensensors 1 gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung abgebildet, wobei der erste Federschenkel 91 und der zweite Federschenkel 92 mit dem Substrat 2 verbunden sind. Weiterhin weist der erste Federschenkel 91 die Verbindungsfeder 93 auf und der zweite Federschenkel 92 weist die weitere Verbindungsfeder 94 auf. Der erste Federschenkel 91 und der zweite Federschenkel 92 erstrecken sich mit ihren Haupterstreckungsrichtungen im Wesentlichen parallel zur dritten Achse Y. Die Verbindungsfeder 93 ist in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ersten Achse X. Die weitere Verbindungsfeder 94 ist in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ers- ten Achse X. Die Verbindungsfedern 93, 94 weisen die Form von doppelten U- Federn auf. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungsfedern 93, 94 mäanderförmig ausgebildet sind. Das Koppelelement 9 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 100 und weist die Mehrzahl an Federschenkeln auf. Ein Teil dieser Federschenkel bildet die rahmenförmige Anordnung 4. Die rahmenförmige Anordnung 4 weist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 den inneren Bereich und den äußeren Bereich auf, wobei sich der erste Federschenkel 91 und die Verbindungsfeder 93 sowie der zweite Federschenkel 92 und die weitere Verbindungsfeder 93 im inneren Bereich erstre- cken. Alternativ erstrecken sich die Federschenkel 91 , 92 und die Verbindungsfedern 93, 94 im äußeren Bereich. FIG. 5 shows a schematic illustration in top view of the rotation rate sensor 1 according to a third exemplary embodiment of the present invention, wherein the first spring leg 91 and the second spring leg 92 are connected to the substrate 2. Furthermore, the first spring leg 91, the connecting spring 93 and the second spring leg 92 has the further connecting spring 94. The first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main directions of extension substantially parallel to the third axis Y. The connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X. The further connecting spring 94 is in the direction of the third Axis Y softer than in the direction of the first th axis X. The connecting springs 93, 94 are in the form of double U-springs. Alternatively, it can be provided that the connecting springs 93, 94 are meander-shaped. The coupling element 9 extends substantially parallel to the main extension plane 100 and has the plurality of spring legs. The frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100, the inner region and the outer region, wherein the first spring leg 91 and the connecting spring 93 and the second spring leg 92 and the other connecting spring 93 in the interior Extend the area. Alternatively, the spring legs 91, 92 and the connecting springs 93, 94 extend in the outer region.
In Figur 6 ist eine schematische Darstellung in Aufsicht eines Drehratensensors 1 gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin- dung abgebildet, wobei der erste Federschenkel 91 und der zweite Federschenkel 92 mit dem Substrat 2 verbunden sind. Weiterhin weist der erste Federschenkel 91 die Verbindungsfeder 93 auf und der zweite Federschenkel 92 weist die weitere Verbindungsfeder 94 auf. Der erste Federschenkel 91 und der zweite Federschenkel 92 erstrecken sich mit ihren Haupterstreckungsrichtungen im We- sentlichen parallel zur dritten Achse Y. Die Verbindungsfeder 93 ist in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ersten Achse X. Die weitere Verbindungsfeder 94 ist in Richtung der dritten Achse Y weicher als in Richtung der ersten Achse X. Die Verbindungsfedern 93, 94 weisen die Form von doppelten U-Federn auf. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungsfedern 93, 94 mäanderförmig ausgebildet sind. Das Koppelelement 9 erstreckt sich imFIG. 6 shows a schematic representation in top view of a rotation rate sensor 1 according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, the first spring leg 91 and the second spring leg 92 being connected to the substrate 2. Furthermore, the first spring leg 91, the connecting spring 93 and the second spring leg 92 has the further connecting spring 94. The first spring leg 91 and the second spring leg 92 extend with their main extension directions substantially parallel to the third axis Y. The connecting spring 93 is softer in the direction of the third axis Y than in the direction of the first axis X. The further connecting spring 94 is in the direction the third axis Y softer than in the direction of the first axis X. The connecting springs 93, 94 have the shape of double U-springs. Alternatively, it can be provided that the connecting springs 93, 94 are meander-shaped. The coupling element 9 extends in
Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene 100 und weist die Mehrzahl an Federschenkeln auf. Ein Teil dieser Federschenkel bildet die rahmenförmige Anordnung 4. Die rahmenförmige Anordnung 4 weist parallel zur Haupterstreckungsebene 100 den inneren Bereich und den äußeren Bereich auf. Der erste Federschenkel 91 und die Verbindungsfeder 93 sowie der zweite FederschenkelSubstantially parallel to the main extension plane 100 and has the plurality of spring legs. A part of this spring leg forms the frame-shaped arrangement 4. The frame-shaped arrangement 4 has parallel to the main extension plane 100, the inner region and the outer region. The first spring leg 91 and the connecting spring 93 and the second spring leg
92 und die weitere Verbindungsfeder 94 erstrecken sich im inneren Bereich. Alternativ erstrecken sich die Federschenkel 91 , 92 und die Verbindungsfedern 93, 94 im äußeren Bereich. Weiterhin ist das erste Corioliselement 31 mit dem zweiten Corioliselement 32 über ein erstes weiteres Koppelelement 95 und über ein zweites weiteres Koppelelement 96 verbunden. Dabei verhalten sich die weiteren92 and the further connecting spring 94 extend in the inner region. Alternatively, the spring legs 91, 92 and the connecting springs 93, 94 extend in the outer region. Furthermore, the first Coriolis element 31 is connected to the second Coriolis element 32 via a first further coupling element 95 and via a second further coupling element 96. Here are the others behave
Koppelelement 95, 96 ähnlich wie eine doppelte U-Feder, d.h. dass eine weiche Schwingungsbewegung der Corioliselemente 31 , 32 in Richtung der ersten Achse X (Anregungsrichtung) ermöglicht wird. Coupling element 95, 96 similar to a double U-spring, ie that a soft Oscillation movement of the Coriolis elements 31, 32 in the direction of the first axis X (excitation direction) is made possible.

Claims

Ansprüche claims
1 . Drehratensensor (1 ) mit einem eine Haupterstreckungsebene (100) aufweisenden Substrat (2) und einem ersten und zweiten Corioliselement (31 , 32), wobei das erste Corioliselement (31 ) zu einer ersten Schwingung (51 ) parallel zu einer zur Haupterstreckungsebene (100) parallelen ersten Achse (X) anregbar ist, wobei eine Corioliskraft eine erste Auslenkung des ersten Corioliselements (31 ) in Richtung einer im wesentlichen zur ersten Achse (X) senkrechten zweiten Achse (Z) bewirkt, wobei das zweite Corioliselement (32) parallel zur Haupterstreckungsebene (100) neben dem ersten Corioliselement (31 ) angeordnet ist, wobei das zweite Corioliselement (32) zu einer zweiten Schwingung (52) parallel zur ersten Achse (X) anregbar ist, wobei eine Corioliskraft eine zweite Auslenkung des zweiten Corioliselements (32) in Richtung der zweiten Achse (Z) bewirkt, wobei die Schwingungen des ersten und zweiten Corioliselementes (31 , 32) parallel zur zweiten Achse (Z) einen Störeigenmode (81 ) mit einer ersten Eigenfrequenz und einen Detektionseigenmode (82) mit einer zweiten Eigenfrequenz aufweisen, wobei im Störeigenmode (81 ) die Auslenkungen des ersten und des zweiten Corioliselementes (31 , 32) parallel zur zweiten Achse (Z) gleichsinnig sind und wobei im Detektionseigenmode (82) die Auslenkungen des ersten und des zweiten Corioliselementes (31 , 32) parallel zur zweiten Achse (Z) gegensinnig sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Corioliselement (31 ) über ein Koppelelement (9) mit dem zweiten Corioliselement (32) derart verbunden ist, dass die erste Eigenfrequenz größer ist als die zweite Eigenfrequenz, wobei das Koppelelement (9) am Substrat (2) angebunden ist. 1 . Rotation rate sensor (1) having a substrate (2) having a main extension plane (100) and a first and second Coriolis element (31, 32), wherein the first Coriolis element (31) is parallel to a first extension plane (100) to a main extension plane (100). parallel first axis (X) is excitable, wherein a Coriolis force causes a first deflection of the first Coriolis element (31) in the direction of a substantially perpendicular to the first axis (X) second axis (Z), wherein the second Coriolis element (32) parallel to the main plane of extension (100) next to the first Coriolis element (31) is arranged, wherein the second Coriolis element (32) to a second vibration (52) is stimulable parallel to the first axis (X), wherein a Coriolis force a second deflection of the second Corioliselements (32) in Direction of the second axis (Z) causes, wherein the vibrations of the first and second Corioliselementes (31, 32) parallel to the second axis (Z) a Stör.igen mode (81) with a first eigenfrequency and a detection eigenmode (82) having a second natural frequency, wherein in the distortion eigenmode (81) the deflections of the first and the second Coriolis element (31, 32) are in the same direction parallel to the second axis (Z) and wherein in the detection eigenmode (82) the deflections of the first and the second Coriolis element (31, 32) are in opposite directions parallel to the second axis (Z), characterized in that the first Coriolis element (31) is connected to the second Coriolis element (32) via a coupling element (9) the first natural frequency is greater than the second natural frequency, wherein the coupling element (9) is connected to the substrate (2).
2. Drehratensensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9) einen ersten Federschenkel (91 ) umfasst, wobei der erste Federschenkel (91 ) mit dem Substrat (2) verbunden ist. 2. gyratory sensor according to claim 1, characterized in that the coupling element (9) comprises a first spring leg (91), wherein the first spring leg (91) with the substrate (2) is connected.
3. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Federschenkel (91 ) mit seiner Haupterstre- ckungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer dritten Achse (Y) erstreckt, wobei sich die dritte Achse (Y) senkrecht zur ersten Achse (X) und senkrecht zur zweiten Achse (Z) erstreckt. 3. gyroscope sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first spring leg (91) extends with its Haupterstre- ckungsrichtung substantially parallel to a third axis (Y), wherein the third axis (Y) perpendicular to the first axis ( X) and perpendicular to the second axis (Z).
4. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Federschenkel (91 ) eine Verbindungsfeder (93) aufweist, wobei die Verbindungsfeder (93) in Richtung der dritten Achse (Y) weicher ist als in Richtung der ersten Achse (X). 4. Rate of rotation sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the first spring leg (91) has a connecting spring (93), wherein the connecting spring (93) in the direction of the third axis (Y) is softer than in the direction of the first axis (X ).
5. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Koppelelement (9) im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene (100) erstreckt und eine Mehrzahl an Federschenkeln aufweist. 5. rotation rate sensor according to one of the preceding claims, characterized in that extending the coupling element (9) substantially parallel to the main extension plane (100) and having a plurality of spring legs.
6. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl an Federschenkeln im Wesentlichen eine rahmenförmige Anordnung (4) aufweist. 6. gyratory sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of spring legs substantially comprises a frame-shaped arrangement (4).
7. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rahmenförmige Anordnung (4) parallel zur Haupterstreckungsebene (100) einen inneren Bereich und einen äußeren Bereich aufweist, wobei der erste Federschenkel (91 ) sich im inneren Bereich oder im äußeren Bereich erstreckt. 7. gyratory sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the frame-shaped arrangement (4) parallel to the main extension plane (100) has an inner region and an outer region, wherein the first spring leg (91) extends in the inner region or in the outer region ,
8. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9) eine weitere rahmenförmige Anordnung (41 ) aufweist. 8. rotation rate sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling element (9) has a further frame-shaped arrangement (41).
9. Drehratensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere rahmenförmige Anordnung (41 ) ausschließlich über die rahmenförmige Anordnung (4) mit dem Substrat (2) verbunden ist. 9. rotation rate sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the further frame-shaped arrangement (41) exclusively via the frame-shaped arrangement (4) with the substrate (2) is connected.
10. Drehratensensor nach den Ansprüchen 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9) einen zweiten Federschenkel (92) umfasst, wobei der zweite Federschenkel (92) mit dem Substrat (2) verbunden ist. 10. rotation rate sensor according to claims 2 to 10, characterized in that the coupling element (9) comprises a second spring leg (92), wherein the second spring leg (92) is connected to the substrate (2).
1 1 . Verfahren zum Betrieb eines Drehratensensors, wobei der Drehratensensor ein eine Haupterstreckungsebene (100) aufweisendes Substrat (2) sowie ein erstes und ein zweites Corioliselement (31 , 32) aufweist, wobei das erste Coriolisele- ment (31 ) zu einer ersten Schwingung (51 ) parallel zu einer zur Haupterstreckungsebene (100) parallelen ersten Achse (X) angeregt wird, wobei eine Cori- oliskraft das erste Corioliselement (31 ) in Richtung einer im Wesentlichen zur ersten Achse (X) senkrechten zweiten Achse (Z) auslenkt, wobei das zweite Corioliselement (32) parallel zur Haupterstreckungsebene (100) neben dem ersten Corioliselement (31 ) angeordnet ist, wobei das zweite Corioliselement (32) zu einer zweiten Schwingung (52) parallel zur ersten Achse (X) angeregt wird, wobei eine Corioliskraft das zweite Corioliselement (32) in Richtung der zweiten Achse (Z) auslenkt, wobei das erste und das zweite Corioliselement (31 , 32) parallel zur zweiten Achse (Z) in einem Störeigenmode (81 ) mit einer ersten Eigenfrequenz und in einem Detektionseigenmode (82) mit einer zweiten Eigenfrequenz schwingt, wobei im Störeigenmode (81 ) parallel zur zweiten Achse (Z) das erste Corioliselement (31 ) gleichsinnig zum zweiten Corioliselement (32) ausgelenkt wird und wobei im Detektionseigenmode (82) parallel zur zweiten Achse (Z) das erste Corioliselement (31 ) gegensinnig zum zweiten Corioliselement (32) ausgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Corioliselement (31 ) über ein Koppelelement (9) mit dem zweiten Corioliselement (32) derart verbunden ist, dass die erste Eigenfrequenz größer ist als die zweite Eigenfrequenz, wobei das Koppelelement (9) am Substrat (2) angebunden ist. 1 1. Method for operating a rotation rate sensor, wherein the rotation rate sensor has a substrate (2) having a main extension plane (100) and a first and a second Coriolis element (31, 32), wherein the first Coriolis element (31) leads to a first oscillation (51) a coriolis force deflects the first Coriolis element (31) in the direction of a second axis (Z) that is substantially perpendicular to the first axis (X), the second one (X) being parallel to a first extension plane (100) Coriolis element (32) is arranged parallel to the main extension plane (100) adjacent to the first Coriolis element (31), wherein the second Coriolis element (32) is excited to a second vibration (52) parallel to the first axis (X), wherein a Coriolis force is the second Coriolis element (32) in the direction of the second axis (Z) deflects, wherein the first and the second Coriolis element (31, 32) parallel to the second axis (Z) in a disturbance eigenmode (81) with a first eigenfrequency and in a detection eigenmode (82) oscillates at a second natural frequency, wherein in the interference eigenmode (81) parallel to the second axis (Z) the first Coriolis element (31) is deflected in the same direction to the second Coriolis element (32) and wherein in the detection eigenmode (82 ) parallel to the second axis (Z), the first Coriolis element (31) is deflected in opposite directions to the second Coriolis element (32), characterized in that the first Coriolis element (31) is connected via a coupling element (9) with the second Coriolis element (32) in that the first natural frequency is greater than the second natural frequency, wherein the coupling element (9) is connected to the substrate (2).
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