本發(fā)明涉及一種具有基底和相對(duì)于基底可運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量以及將質(zhì)量相對(duì)于基底可運(yùn)動(dòng)地懸掛的懸掛器件的微機(jī)械式旋轉(zhuǎn)加速度傳感器，其中，旋轉(zhuǎn)加速度傳感器件有用于探測(cè)質(zhì)量相對(duì)于靜止位置的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)的探測(cè)器件，其中，探測(cè)器件包括第一探測(cè)單元，該第一探測(cè)單元用于探測(cè)質(zhì)量的基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第一軸的旋轉(zhuǎn)加速度的、在質(zhì)量圍繞基本垂直于基底的主延伸平面的第一軸樞轉(zhuǎn)的意義上的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。

背景技術(shù)：

這種旋轉(zhuǎn)加速度傳感器是普遍公知的。例如公開(kāi)文件DE 199 38 206 A1公開(kāi)了一種用于探測(cè)旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞垂直于基底的主延伸平面的軸的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器。

然而未提出旋轉(zhuǎn)加速度傳感器，它的探測(cè)器件除了如上所述的第一探測(cè)單元之外還包括第二探測(cè)單元，該第二探測(cè)單元用于探測(cè)質(zhì)量的基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第二軸的旋轉(zhuǎn)加速度的、在質(zhì)量圍繞基本平行于基底的主延伸平面的第二軸樞轉(zhuǎn)的意義上的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)從屬權(quán)利要求的根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器件有其優(yōu)點(diǎn)，即：根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的探測(cè)器件包括第二探測(cè)單元，該第二探測(cè)單元用于探測(cè)質(zhì)量的基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第二軸的旋轉(zhuǎn)加速度的、在質(zhì)量圍繞基本平行于基底的主延伸平面的第二軸樞轉(zhuǎn)的意義上的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。由此可借助微機(jī)械結(jié)構(gòu)以緊湊、機(jī)械牢固且成本低的方式實(shí)現(xiàn)用于探測(cè)沿著兩個(gè)相互垂直延伸的軸的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器。也可以以緊湊、機(jī)械牢固且成本低的方式實(shí)現(xiàn)用于探測(cè)沿著三個(gè)相互垂直延伸的軸的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的擴(kuò)展方案。

本發(fā)明的有利構(gòu)型和擴(kuò)展方案可由從屬權(quán)利要求以及參照附圖的說(shuō)明內(nèi)容中得出。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，探測(cè)器件包括第三探測(cè)單元，該第三探測(cè)單元用于探測(cè)質(zhì)量的基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第三軸的旋轉(zhuǎn)加速度的、在質(zhì)量圍繞基本平行于主延伸平面并且基本垂直于第二軸的第三軸樞轉(zhuǎn)的意義上的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。由此可借助微機(jī)械結(jié)構(gòu)以緊湊、機(jī)械牢固且成本低的方式實(shí)現(xiàn)用于探測(cè)沿著三個(gè)相互垂直延伸的軸的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，質(zhì)量構(gòu)造為環(huán)形盤(pán)，其中，環(huán)形盤(pán)在靜止位置上基本在基本平行于主延伸平面的平面中延伸，其中，旋轉(zhuǎn)加速度傳感器在環(huán)形盤(pán)中點(diǎn)區(qū)域中具有相對(duì)于基底固定的連接點(diǎn)，其中，環(huán)形盤(pán)通過(guò)懸掛器件與連接點(diǎn)連接。因此，以行利的方式實(shí)現(xiàn)用于探測(cè)圍繞一個(gè)軸和/或圍繞兩個(gè)相互垂直延伸的軸和/或圍繞三個(gè)相互垂直延伸的軸的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，懸掛器件包括至少一個(gè)彈簧、尤其是扭轉(zhuǎn)彈簧和/或彎曲彈簧，其中，彈簧的數(shù)量大于2，尤其為3、4、5、6、7、8、9、10，其中，彈簧通過(guò)連接點(diǎn)與基底連接。因此，以有利的方式實(shí)現(xiàn)質(zhì)量或環(huán)形盤(pán)相對(duì)于基底可運(yùn)動(dòng)地懸掛。質(zhì)量或環(huán)形盤(pán)尤其可圍繞第一軸和/或圍繞第二軸和/或圍繞第三軸樞轉(zhuǎn)。彈簧的大于2的數(shù)量使得旋轉(zhuǎn)加速度傳感器相對(duì)于線性加速度的探測(cè)而言尤其牢固。此外，這種牢固性隨著彈簧數(shù)量的增加而提高。通過(guò)將彈簧分別通過(guò)連接點(diǎn)與基底連接，可實(shí)現(xiàn)緊湊且成本低的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，第一探測(cè)單元包括至少一個(gè)第一電極，其中，第一電極基本被構(gòu)造為片狀，其中，第一電極基本垂直于主延伸平面延伸，其中，第一電極基本沿著環(huán)形盤(pán)的徑向線延伸，該徑向線從連接點(diǎn)出發(fā)并且平行于主延伸平面延伸，其中，第一電極如此被布置在基底上，使得該第一電極至少部分伸進(jìn)環(huán)形盤(pán)的槽口內(nèi)，其中，尤其至少兩個(gè)第一電極基本沿著對(duì)置的徑向線并且基本與第一軸或連接點(diǎn)距離相同地被布置。因此，可以以有利的方式，基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第一軸的旋轉(zhuǎn)加速度來(lái)探測(cè)質(zhì)量或者環(huán)形盤(pán)圍繞基本垂直于基底的主延伸平面的第一軸樞轉(zhuǎn)的意義上的、質(zhì)量或環(huán)形盤(pán)相對(duì)于靜止位置的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，第二探測(cè)單元包括至少一個(gè)第二電極，其中，第二電極基本被構(gòu)造為片狀，其中，第二電極基本平行于主延伸平面延伸并且至少部分被布置在基底與質(zhì)量之間，其中，至少兩個(gè)第二電極基本沿著第三軸并且基本與第一軸或與連接點(diǎn)距離相同地被布置。因此，可以通過(guò)有利的方式，基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第二軸的旋轉(zhuǎn)加速度來(lái)探測(cè)質(zhì)量或者環(huán)形盤(pán)圍繞基本平行于基底的主延伸平面的第二軸樞轉(zhuǎn)的意義上的、質(zhì)量或環(huán)形盤(pán)相對(duì)于靜止位置的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，第三探測(cè)單元包括至少一個(gè)第三電極，其中，第三電極基本被構(gòu)造為片狀，其中，第三電極基本平行于主延伸平面延伸并且至少部分被布置在基底與質(zhì)量之間，其中，至少兩個(gè)第三電極基本沿著第二軸并且基本與第一軸或與連接點(diǎn)距離相同地被布置。因此，可以以有利的方式，基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第三軸的旋轉(zhuǎn)加速度來(lái)探測(cè)質(zhì)量或者環(huán)形盤(pán)圍繞基本平行于主延伸平面且基本垂直于第二軸的第三軸樞轉(zhuǎn)的意義上的、質(zhì)量或環(huán)形盤(pán)相對(duì)于靜止位置的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，第二探測(cè)單元包括至少一個(gè)第四電極，其中，第四電極基本被構(gòu)造為片狀，其中，第四電極基本平行于主延伸平面延伸并且被布置在質(zhì)量的與第二電極對(duì)置并且背離基底的側(cè)面上，其中，至少兩個(gè)第四電極基本沿著第三軸并且基本與第一軸或與連接點(diǎn)距離相同地并且在第一軸或連接點(diǎn)的對(duì)置側(cè)面上被布置。由此，可以通過(guò)有利的方式，基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第二軸的旋轉(zhuǎn)加速度來(lái)探測(cè)質(zhì)量或者環(huán)形盤(pán)圍繞第二軸樞轉(zhuǎn)的意義上的、質(zhì)量或環(huán)形盤(pán)的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。由此尤其可能以有利的方式實(shí)現(xiàn)差分分析。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，第三探測(cè)單元包括至少一個(gè)第五電極，其中，第五電極基本被構(gòu)造為片狀，其中，第五電極基本平行于主延伸平面延伸并且被布置在質(zhì)量的與第三電極對(duì)置并且背離基底的側(cè)面上，其中，至少兩個(gè)第五電極基本沿著第二軸并且基本與第一軸或與連接點(diǎn)距離相同地并且在第一軸或連接點(diǎn)的對(duì)置側(cè)面上被布置。由此，可以通過(guò)有利的方式，基于旋轉(zhuǎn)加速度傳感器圍繞第三軸的旋轉(zhuǎn)加速度來(lái)探測(cè)質(zhì)量或者環(huán)形盤(pán)圍繞第三軸樞轉(zhuǎn)的意義上的、質(zhì)量或者環(huán)形盤(pán)的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。由此尤其可能以有利的方式實(shí)現(xiàn)差分分析。

根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展方案設(shè)置為，旋轉(zhuǎn)加速度傳感器包括用于固定第四電極和/或第五電極的支架，其中，支架通過(guò)連接點(diǎn)固定在基底上。由此，可以以緊湊、機(jī)械牢固且成本低的方式實(shí)現(xiàn)一種用于探測(cè)沿著一個(gè)和/或兩個(gè)和/或三個(gè)相互垂直延伸的軸的包括差分分析在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)加速度的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器。

附圖說(shuō)明

圖1在示意性視圖中示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的俯視圖。

圖2在示意性視圖中示出根據(jù)圖1的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的剖視圖。

圖3在示意性視圖中示出根據(jù)本發(fā)明的另一種示例性實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的俯視圖。

圖4在示意性視圖中示出根據(jù)圖3的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的剖視圖。

具體實(shí)施方式

在不同附圖中，相同零件始終設(shè)有相同的參考標(biāo)記，因此通常分別僅命名或提到一次。

在圖1的示意性視圖中示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1。旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1具有在圖2中示出的具有主延伸平面100的基底3、可運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量5、懸掛器件7和探測(cè)器件11。

在圖1中示例性示出的質(zhì)量5構(gòu)造為環(huán)形盤(pán)5。環(huán)形盤(pán)5在靜止位置中基本處于基本平行于主延伸平面100的平面上。此處質(zhì)量5的幾何結(jié)構(gòu)顯然并不局限于環(huán)形盤(pán)5。質(zhì)量5例如可構(gòu)造為框架式盤(pán)、圓形盤(pán)、四面體和/或其它的三維形狀。在示例性示出的環(huán)形盤(pán)5的中心處，旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1具有相對(duì)于基底固定的連接點(diǎn)33，其中，環(huán)形盤(pán)5通過(guò)懸掛器件7與連接點(diǎn)33連接。也可設(shè)想的是，旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1具有一個(gè)以上相對(duì)于基底固定的連接點(diǎn)33。例如，旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1對(duì)于此處示出的相對(duì)于基底固定的連接點(diǎn)33附加地或者替代地在環(huán)形盤(pán)5中點(diǎn)區(qū)域中和/或在環(huán)形盤(pán)5的徑向朝外指向的區(qū)域中具有其他相對(duì)于基底固定的連接點(diǎn)33。此外，環(huán)形盤(pán)5具有用于接收第一探測(cè)單元13的各兩個(gè)第一電極35的六個(gè)槽口29。借助于在六個(gè)槽口29中的每一個(gè)內(nèi)部布置各兩個(gè)第一電極35，可以以有利的方式實(shí)現(xiàn)包括差分分析在內(nèi)的圍繞第一軸15的旋轉(zhuǎn)加速度的探測(cè)。

在圖1中示例性示出的懸掛器件7具有四個(gè)彈簧31，該彈簧與環(huán)形盤(pán)5并且通過(guò)連接點(diǎn)33與基底3連接。此處示出的彈簧31相對(duì)于扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)于彎曲運(yùn)動(dòng)柔性地構(gòu)造。在替代的實(shí)施例中，還可設(shè)想替代的懸掛器件，例如位于環(huán)形盤(pán)5的徑向朝外指向的區(qū)域中的彈簧31。

在圖1中示例性示出的探測(cè)器件11包括第一探測(cè)單元13、第二探測(cè)單元17以及示例性的第三探測(cè)單元21。

此處示出的實(shí)施例的第一探測(cè)單元13包括12個(gè)基本被構(gòu)造為片狀的第一電極35，該第一電極垂直于主延伸平面100并且呈星狀沿環(huán)形盤(pán)5的徑向延伸。此處兩個(gè)第一電極35分別伸入環(huán)形盤(pán)5的六個(gè)槽口29的其中一個(gè)中。例如也可設(shè)想，第一電極35被布置在環(huán)形盤(pán)5的徑向內(nèi)側(cè)區(qū)域中和/或在徑向外側(cè)區(qū)域中。此處例如可設(shè)想，為了探測(cè)，電極與環(huán)形盤(pán)5的梳狀結(jié)構(gòu)相互作用。

第二探測(cè)單元17和第三探測(cè)單元21在此處示出的實(shí)施例中優(yōu)選同樣地被構(gòu)造，但以圍繞連接點(diǎn)33轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)直角的方式相對(duì)布置。第二探測(cè)單元17包括兩個(gè)片狀構(gòu)造的第二電極37，該第二電極基本平行于主延伸平面100并且至少部分被布置在基底3與質(zhì)量5之間。此處兩個(gè)第二電極37基本與連接點(diǎn)33距離相同地沿著第三軸23布置。第三探測(cè)單元21包括兩個(gè)片狀構(gòu)造的第三電極39，該第三電極基本平行于主延伸平面100并且至少部分被布置在基底3與質(zhì)量5之間。此處兩個(gè)第三電極39基本與連接點(diǎn)33距離相同地沿著第二軸19布置。

圖1中示例性示出的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1的工作方式如下。如果存在旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1的圍繞第一軸15的旋轉(zhuǎn)加速度，那么，質(zhì)量5在圍繞第一軸15樞轉(zhuǎn)的意義上由圖1中示出的質(zhì)量5的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)出來(lái)。這種偏轉(zhuǎn)由第一探測(cè)單元13感測(cè)。如果存在旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1圍繞第二軸19的旋轉(zhuǎn)加速度，那么，質(zhì)量5在圍繞第二軸19樞轉(zhuǎn)的意義上由圖1中示出的質(zhì)量5的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)出來(lái)。這種偏轉(zhuǎn)由第二探測(cè)單元17感測(cè)。如果存在旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1圍繞第三軸23的旋轉(zhuǎn)加速度，那么，質(zhì)量5在圍繞第三軸23樞轉(zhuǎn)的意義上由圖1中所示的質(zhì)量5的狀態(tài)偏轉(zhuǎn)出來(lái)。這種偏轉(zhuǎn)由第三探測(cè)單元21感測(cè)。

在圖2中，在根據(jù)圖1的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器的剖視圖中示出旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1。在圖2中示出基底3、連接點(diǎn)33、兩個(gè)第二電極37和環(huán)形盤(pán)5。

在圖3中示出根據(jù)本發(fā)明的另一種示例性實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)加速度傳感器俯視圖的示意性視圖。在該示例性實(shí)施方式中，第二探測(cè)單元17除了兩個(gè)第二電極37之外還包括兩個(gè)第四電極43。此處兩個(gè)第四電極43基本構(gòu)造為片狀，并且基本平行于主延伸平面100延伸，并且布置在質(zhì)量5與第二電極37對(duì)置的側(cè)面上。如同第二探測(cè)單元17在質(zhì)量5的背離基底3的側(cè)面上包括附加的第四電極43，第三探測(cè)單元21同樣也在質(zhì)量5的背離基底3的側(cè)面上具有兩個(gè)第五電極47。此處第五電極47與第四電極43相似地構(gòu)造。此外，第五電極47相對(duì)于第三電極39的布置與第四電極43相對(duì)于第二電極37的布置相似。另外，在圖3中示出通過(guò)連接點(diǎn)33固定在基底3上的、用于保持兩個(gè)第四電極43和兩個(gè)第五電極47的保持裝置49。此處所示的保持裝置49相對(duì)于旋轉(zhuǎn)加速度而言剛性且機(jī)械牢固地構(gòu)造。

在圖4中，在根據(jù)圖3的剖視圖中示出旋轉(zhuǎn)加速度傳感器1。此處特別可以看出兩個(gè)第二電極37和兩個(gè)第四電極43相對(duì)于質(zhì)量5的相對(duì)位置。