特許 6091738 回転速度センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6091738

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】回転速度センサ

(51)【国際特許分類】

   G01C 19/5747 20120101AFI20170227BHJP

【ＦＩ】

   G01C19/5747

【請求項の数】13

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-123382(P2011-123382)

(22)【出願日】2011年6月1日

(65)【公開番号】特開2011-252908(P2011-252908A)

(43)【公開日】2011年12月15日

【審査請求日】2014年5月30日

【審判番号】不服2015-18672(P2015-18672/J1)

【審判請求日】2015年10月15日

(31)【優先権主張番号】10 2010 029 630.9

(32)【優先日】2010年6月2日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390023711

【氏名又は名称】ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(74)【代理人】

【識別番号】100112793

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳大

(72)【発明者】

【氏名】トルステン オームス

(72)【発明者】

【氏名】ブルクハルト クールマン

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル クリストフ マイゼル

(72)【発明者】

【氏名】ロルフ シェーベン

【合議体】

【審判長】 酒井 伸芳

【審判官】 関根 洋之

【審判官】 大和田 有軌

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−６０３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５１８９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１３９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１１９４７０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01C 19/56-19/5783

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

− 駆動装置（１０３，１０９）と、
− 少なくとも１つのコリオリ素子（１１３）と、
− 少なくとも２つの検出素子（１１９）を有する検出装置とを備える回転速度センサ（１０１）において、
当該の検出素子は、結合装置（１２１，１２１ａ，１２１ｂ，１２３）によって互いに結合されており、
− 前記の駆動装置（１０３，１０９）は、コリオリ素子（１１３）を駆動して振動させるため、当該のコリオリ素子（１１３）に接続されており、
前記の回転速度センサはさらに、
− 前記の検出装置およびコリオリ素子（１１３）に接続された別の結合装置（１２７）を有しており、
当該の別の結合装置（１２７）により、前記のコリオリ素子（１１３）の振動面にて当該の振動に直交する方向の偏位が、前記の検出装置に結合されており、
前記の結合装置（１２１，１２１ａ，１２１ｂ，１２３）には少なくとも１つのダブルシーソ（１２１）が含まれており、
前記の少なくとも１つのダブルシーソ（１２１）は、少なくとも２つの前記の検出素子にそれぞれ結合された、２つの結合シーソ（１２１ａ，１２１ｂ）を含んでいる、
ことを特徴とする
回転速度センサ（１０１）。

【請求項2】

１つのダブルシーソ（１２１）の前記の２つの結合シーソ（１２１ａ，１２１ｂ）は、前記の２つの検出素子（１１９）の少なくとも一部分を包囲している、
請求項１に記載の回転速度センサ（１０１）。

【請求項3】

１つのダブルシーソ（１２１）の前記の２つの結合シーソ（１２１ａ，１２１ｂ）の間に前記検出装置が配置されている、
請求項１または２に記載の回転速度センサ（１０１）。

【請求項4】

２つのコリオリ素子（１１３）が備えられている、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の回転速度センサ（１０１）。

【請求項5】

前記の結合シーソ（１２１ａ，１２１ｂ）は、少なくとも１つの結合バー（１２３）によって２つの検出素子（１１９）に接続されている、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の回転速度センサ。

【請求項6】

前記の２つのコリオリ素子（１１３）が互いに結合されている、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の回転速度センサのうち、請求項４を引用する回転速度センサ。

【請求項7】

前記の駆動装置（１０３，１０９）は、２つの駆動手段（１０３）を有しており、
該駆動手段は１つコリオリ素子（１１３）にそれぞれ接続されている、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の回転速度センサのうち、請求項４を引用する回転速度センサ。

【請求項8】

前記の２つの駆動手段（１０３）が互いに結合されている、
請求項７に記載の回転速度センサ（１０１）。

【請求項9】

前記の２つの駆動手段（１０３）は、前記のコリオリ素子（１１３）を少なくとも部分的に包囲するガイドフレーム（１３１）によって互い結合されている、
請求項８に記載の回転速度センサ（１０１）。

【請求項10】

前記のガイドフレーム（１３１）は、少なくとも２ピース式に構成されており、
当該のガイドフレームの少なくとも２つのピースが互いに結合されている、
請求項９に記載の回転速度センサ。

【請求項11】

前記の検出素子（１１９）は、相互に平行に配置される複数の第１の検出電極（１２９）を有する、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の回転速度センサ。

【請求項12】

前記のコリオリ素子（１１３）は、少なくとも１つの第２の検出電極（１４１）を有する、
請求項１１に記載の回転速度センサ。

【請求項13】

前記の第２の検出電極（１４１）は、コリオリ素子（１１３）の下に配置されている、
請求項１２に記載の回転速度センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転速度センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の技術
回転可能なボディに回転速度センサを取り付けて、このボディの回転運動の回転速度を測定することは公知である。回転速度センサはふつう振動可能な２つの質量体を有している。これらの質量体は、部分振動子とも称することができる。これらの２つの振動可能な質量体は、第１振動質量体および第２振動質量体と称することも可能であり、これらの質量体は、駆動器により、逆向きの振動を行うように駆動することができる。すなわち、第１振動質量体および第２振動質量体は、互いに位相が１８０°ずらされて（逆平行に）振動するのである。したがって第１振動質量体および第２振動質量体の振動運動はしばしば逆位相の振動運動とも、また逆平行モードとも称される。

【0003】

２つの振動質量体を同時に励振させて上記のボディと、これに配置された回転速度センサとが、上記の振動質量体の振動方向に平行でない回転軸を中心として、回転運動の逆平行振動を発生させる場合、これらの２つの振動する振動質量体にコリオリ力が作用する。このコリオリ力により、これらの２つの振動質量体はそれぞれその振動方向に対して垂直方向に偏位する。これらの２つの振動質量体の振動運動が逆平行であることにより、これらの２つの振動質量体は逆方向に偏位する。このような逆向きの振動方向は、逆平行検出振動と称することも可能である。この逆平行検出振動は、容量式に検出することができ、また評価電子装置によって回転速度に換算することができる。ここで振動質量体の偏位は、振動質量体に作用するコリオリ力に正比例する。したがって上記の振動質量体の偏位は、ボディの回転運動の回転速度に相当するのである。

【0004】

このような回転速度センサは、例えば刊行物DE 10 2008 042 369 Alから公知である。

【0005】

従来技術のこのような回転速度センサは、２つの有効モード、すなわち駆動モードおよび検出モードの他にさらに別の振動モード、いわゆる障害モードを有する。これらの障害モードは、回転速度センサの動作時に重なり合い、またエラー信号に結び付き得るのである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】DE 10 2008 042 369 Al

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、回転速度センサを提供して、この回転速度センサにより、公知の欠点を解消し、殊に障害モードを効果的に抑止してエラー信号を回避することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、本発明の請求項１により、回転速度センサにおいて、この回転速度センサが、駆動装置と、少なくとも１つのコリオリ素子と、少なくとも２つの検出素子を備えた検出装置とを有しており、この検出装置は、結合装置によって互い結合されており、上記の駆動装置が、コリオリ素子を駆動して振動させるため、このコリオリ素子に接続されており、上記の回転速度センサはさらに、上記の検出装置およびコリオリ素子に接続された別の結合装置を有しており、この結合装置により、上記のコリオリ素子の振動面においてこの振動に直交する方向の偏位が、上記の検出装置に結合されることを特徴とする回転速度センサを構成するによって解決される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】回転速度センサを示す図である。

【図2】図１の回転速度センサにおいて、検出モードにおける運動を略示する図である。

【図3】ガイドフレームを有する図１の回転速度センサを示す図である。

【図4】図３の回転速度センサにおける駆動モードを略示する図である。

【図5】ガイドフレームを有する別の回転速度センサを示す図である。

【図6】ガイドフレームのない図５の回転速度センサを示す図である。

【図7】さらに別の回転速度センサを示す図である。

【図8】さらに別の回転速度センサを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に含まれるアイデアは、駆動装置と、少なくとも１つのコリオリ素子と、少なくとも２つの検出素子を備えた検出装置とを有する回転速度センサを提供することである。上記の回転速度センサは、例えばマイクロメカニカル回転速度センサとすることが可能である。上記のコリオリ素子には、例えば振動可能な質量体が含まれる。コリオリ素子は、コリオリ振動子と称することも可能である。有利には複数のコリオリ素子を設けることもでき、殊に２つのコリオリ素子が構成される。さらに上記の駆動装置はコリオリ素子に接続されてこのコリオリ素子を振動させる。複数のコリオリ素子、例えば２つのコリオリ素子が構成される場合、上記の駆動装置は、これらの複数のコリオリ素子が逆向きに振動するようにコリオリ素子に接続される。例えば、２つのコリオリ素子の場合、これらの２つのコリオリ素子は、逆平行で同一直線上にある駆動振動を行う。

【0011】

さらに本発明によれば、上記の回転速度センサにはさらに結合装置が含まれており、この結合装置より、上記の少なくとも２つの検出素子が互いに結合される。

【0012】

さらに上記の回転速度センサには、検出装置およびコリオリ素子に接続された結合装置が含まれている。この結合装置により、振動面において駆動振動に直交する方向に発生するコリオリ素子の偏位が上記の検出装置に結合される。これにより、コリオリ素子が相応に偏位した場合、上記の少なくとも２つの検出素子も同様に偏位する。上記の検出装置には有利には１つまたは複数の検出電極が含まれており、これらの検出電極は、例えば少なくとも２つ検出素子に接続されているため、検出素子の偏位によって検出電極の偏位も発生する。この偏位は、例えば検出装置に対して相対的に位置固定に配置された電極によって容量式に検出することができる。ここでは位置固定に配置された複数の電極を設けることも可能である。この容量式の検出は、例えば評価電子装置によって回転速度に換算することができる。上記の位置固定に配置された電極は、対向電極とも称することが可能である。上記の１つまたは複数の対向電極に対する検出素子の偏位は、偏位差分と称することも可能である。

【0013】

以下では、例えば２つのコリオリ素子を有する本発明の回転速度センサについて説明する。しかしながら本発明はこの例に限定されるものではない。最も簡単なケースでは１つのコリオリ素子で十分である。

【0014】

以下の説明に対し、３つの空間軸、すなわちｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を以下のように定める。ｙ軸は、上記の２つのコリオリ素子の振動に対して平行である。すなわち、上記の駆動装置よって２つのコリオリ素子が励振されて、ｙ軸に沿った逆平行かつ同一直線上の駆動振動が行われるのである。ｘ軸は、ｙ軸に直交しており、かつ駆動振動の面内にある。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に直交しており、かつ駆動振動の面に対して直交している。

【0015】

すなわちこの回転速度センサが回転して、振動面に対して垂直な成分を有する回転速度が、つまりｚ軸方向の成分が形成されると、このような回転速度により、力の作用が生じ、この力の作用により、ｘ軸に沿って２つのコリオリ素子の逆平行かつ同一直線上にはない偏位が生じるのである。このような偏位は、検出振動と称することも可能である。上記のコリオリ素子はこの振動に関与し、また別の結合装置によってその運動を検出装置に、殊に少なくとも２つの検出素子に伝達する。有利にはこれらの検出装置を検出振動子と称することも可能である。本発明によれば、上記の少なくとも２つの検出素子は、結合装置によって互いに結合されているため、これらの少なくとも２つの検出素子の平行な振動モード（すなわち２つの検出素子は同じ向きないしは同相に振動する）は、これらの２つの検出素子の反平行振動モード（すなわち２つの検出素子は互いに１８０°位相がシフトして振動する）よりも高い周波数を有する。

【0016】

したがって本発明による回転速度センサでは、障害モード、殊に平行検出モードおよび平行駆動モードが、公知の回転速度センサの場合よりも高い周波数の方にシフトにされるのである。殊に平行検出モードでは、２つのコリオリ素子は、ｘ軸に沿って同じ向きに運動する。殊に平行駆動モードでは、上記の駆動手段およびコリオリ素子は、ｙ軸に沿って同じ向きに運動する。周波数領域において有効モードおよび障害モードがこのように増強されて分離されることにより、障害モードは比較的小さく励振され、ひいては殊に安定した動作が得られるのである。

【0017】

上記の回転速度センサの有利な１実施形態では、上記の結合装置に少なくとも１つのダブルシーソが含まれている。このダブルシーソは、例えば２つのシーソ、結合シーソを含むことができ、これらはそれぞれ少なくとも２つの検出素子に互いに結合される。このダブルシーソは、例えば結合素子と称することが可能である。有利には上記の２つの検出素子に２つのシーソを配置して、これら２つのシーソにより、２つの検出素子が包囲されるように、殊に少なくとも一部分が包囲されるようにする。このようなシーソから構成されるダブルシーソは、２つの検出素子を包囲するダブルシーソと称することも可能である。上記の検出素子ないしは検出振動子が直線的に偏位した際には上記の結合シーソより、回転運動が行われる。これにより、上記の２つの検出素子の逆平行振動モードは、これらの２つの検出素子の平行振動モードよりも低い周波数を有することになる。

【0018】

上記の回転速度センサの例示的な１実施形態において、上記の２つのコリオリ素子は互いに結合される。このような結合は、例えば結合ばねによって行うことができる。すなわち、２つのコリオリ素子は、このような結合ばねによって結合されるのである。例えばこれによって得られる利点は、平行駆動モードと逆平行駆動モードとの間で縮退を解消できるようにすることである。

【0019】

本発明による回転速度センサの別の例示的な１実施形態によれば、駆動装置は、それぞれ１つのコリオリ素子に接続される２つの駆動手段を有する。このような駆動手段は、駆動振動子と称することも可能である。駆動手段は、静電的に駆動を行う駆動コームを有する。例えば、このような駆動コームは、インターデジタル構造を有する。別の例示的な１実施形態では、上記の２つの駆動手段、殊に２つの駆動コームは互いに結合され、有利には結合ばねによって結合される。有利な１実施形態によれば、上記の２つの駆動手段、殊に２つの駆動コームも、２つのコリオリ素子も互いに結合され、例えばばねによって結合され、殊に結合ばね、有利にはトーションばね、曲げばね、Ｕ字形ばねまたはＳ字形ばねが用いられて結合される。

【0020】

上記の回転速度センサのさらに別の有利な１実施形態において、回転速度センサには基板が含まれる。上記の駆動装置と、２つのコリオリ素子と、検出装置とが基板上に配置され、例えば固定される。しかしながらここでは上記の２つのコリオリ素子および検出装置は、これらの２つのコリオリ素子も、検出装置、例えば少なくとも２つの検出素子も共に自由に振動可能であるように基板に配置される。基板を使用することよって得られる利点は殊に、例えば移動電話、携帯形マルチメディア再生装置またはモバイルコンピュータなどの装置にこのような回転速度センサを簡単かつ少ないコストで組み込めることである。しかしながらこれらの装置だけに使用を制限するものではない。回転速度を求めようとするあらゆる装置が考えられる。

【0021】

本発明による回転速度センサの別の例示的な１実施形態において、上記の少なくとも２つの検出素子は、格子形状を有する。有利にはこの格子形状は、複数の検出電極によって構成される。殊にこれらの検出素子には、互いに平行に配置された検出電極が含まれている。

【0022】

以下では図面を参照し、有利な実施形態に基づいて本発明を詳しく説明する。

【実施例】

【0023】

以下、図面において同じ参照符号は同じ素子を示すものとする。

【0024】

図１には、基板１０２を含む回転速度センサ１０１が示されている。基板１０２は、矩形の形状を有する。すなわち、基板１０２は、矩形の基板である。図示していない別の１実施例において基板１０２は、正方形の形状を有することも可能である。図示していない別の実施例において、基板１０２は、三角形または多角形、例えば五角形、六角形または八角形の形状を有することも可能である。ここに図示していない殊に有利な１実施形態において、基板１０２は、円または楕円の形状を有することも可能である。図示していない別の１実施形態において、回転速度センサ１０１は、マイクロメカニカル回転速度センサとして構成される。

【0025】

回転速度センサ１０１はさらに２つの駆動手段１０３を備えた駆動装置を有する。２つの駆動手段１０３はそれぞれ基板１０２の上側領域および下側領域に配置される。ここで駆動手段１０３は、懸架手段１０５を介し、基板１０２の固定手段１０７に固定される。懸架手段１０５は、駆動手段１０３がｙ軸方向に運動できるようにする。有利には駆動手段１０３は、懸架手段としてのばねによって固定手段１０７に懸架される。このばねは有利にはＵ字形ばねである。

【0026】

駆動手段１０３にはそれぞれ駆動コーム１０９が含まれている。駆動コーム１０９は有利にはインターデジタル構造体として構成されている。駆動コーム１０９は、有利には静電駆動用に構成される。

【0027】

駆動手段１０３は、駆動コーム１０９に対して垂直に配置された１つずつの結合ウェブ１１１を有しており、この結合ウェブにより、駆動手段１０３がそれぞれコリオリ素子１１３に結合される。すなわち、結合ウェブ１１１により、２つの駆動手段１０３と、２つのコリオリ素子１１３とが接続されており、これによってこれらの２つのコリオリ素子１１３が逆向きに振動するように駆動されるのである。コリオリ素子１１３は、コリオリ懸架手段１１７を介して固定手段１０７に懸架されており、ここで固定手段１０７は基板１０２に固定される。コリオリ懸架手段１１７は、例えばコリオリ素子１１３がｘ軸およびｙ軸の方向に運動できるようにする。コリオリ懸架手段１１７は有利には、曲げばねとして構成され、殊にメアンダ状曲げばねとして構成される。すなわち、これらの曲げばねは、メアンダ形状を有することができるのである。例えば上記のメアンダのループは、ｘ軸およびｙ軸に平行である。有利には角張ったメアンダ形状を設けることが可能である。上記のメアンダ状曲げばねは、いわばコーナを曲がるように実施されるのである。

【0028】

矢印１１４は、例えば半周期中の２つのコリオリ素子１１３の運動を示している。すなわちここには、２つの駆動手段１０３により、２つのコリオリ素子１１３が逆向きの振動で駆動される場合が示されているのである。

【0029】

さらに回転速度センサ１０１は、２つの検出素子１１９を含む検出装置を有する。２つの検出素子１１９は、結合装置によって互いに結合されている。ここに示した実施例において上記の結合装置には、２つの検出素子１１９を取り囲むダブルシーソ１２１が含まれており、このダブルシーソは、検出素子１１９の側方に配置される２つの結合シーソ１２１ａおよび１２１ｂから構成されている。２つの結合シーソ１２１ａおよび１２１ｂはそれぞれ、２つの結合バー１２３により、検出素子１１９に接続される。結合シーソ１２１ａおよび１２１ｂは、検出基板固定手段１２５によって基板に配置され、殊にこれに固定される。

【0030】

２つの検出素子１１９はさらに別の結合装置によって上記の２つのコリオリ素子１１３に結合される。ここに示した実施例では、上記の別の結合装置は２つの結合ばね１２７を有しており、これらのばねより、１つずつのコリオリ素子１１３が検出素子１１９に結合される。したがって２つのコリオリ素子１１３の振動面、すなわちｘ−ｙ平面において、駆動振動に直交する方向、すなわちｘ軸方向における偏位が、検出装置に結合されるようにこの検出装置が上記の２つのコリオリ素子１１３に接続されるのである。すなわちここでは２つのコリオリ素子１１３がｘ軸方向に相応に偏位する際、２つの検出素子１１９も同様に、例えばｘ軸方向に偏位するのである。

【0031】

検出素子１１９は、平行に配置された複数の検出電極１２９を有する。検出電極１２９は、位置固定に配置された電極（図示せず）によって両側が包囲されており、これによって検出電極１２９の偏位を容量式に検出することができる。この場合に、対向電極とも称することも可能な位置固定に配置された電極に対するこの偏位は、図示しない評価電子回路によって回転速度に換算することができる。

【0032】

回転速度センサ１０１の動作時、駆動手段１０３は、２つのコリオリ素子１１３を励振してｙ軸に沿って、逆平行かつ同一直線上の駆動振動を発生させる。この駆動振動には、駆動コーム１０９も、２つのコリオリ素子１１３も共に関与する。検出振動子とも称することの可能な２つの検出素子１１９を有するこの検出装置は、この駆動振動に関与しない。この駆動振動は、例えば基板１０２に対する適当なばね懸架部により、また個々の構成部分の間の適当なばねによって得られる。

【0033】

基板１０２に対して垂直な成分を有する回転速度センサ１０１の回転速度、すなわちｚ軸方向の回転速度は、力の作用を及ぼし、ここでこの力の作用は、ｘ軸に沿ったコリオリ素子１１３の逆平行であるが同一直線上にはない偏位を発生させる。ｘ軸に沿ったこの偏位は、検出振動とも称することもできる。この検出振動には上記の２つのコリオリ素子１１３が関与し、またその運動を検出装置ないしは検出振動子、すなわち検出素子１１９に伝達する。駆動コーム１０９は、検出振動に関与しない。外側にある２つシーソ構造、すなわちダブルシーソ１２１を用いて２つの検出素子１１９を本発明のように結合することにより、結合シーソ１２１ａおよび１２１ｂは、回転運動を行い、これに対して検出素子１１９はｘ軸に沿って直線的に運動する。これにより、上記の逆平行振動モードは、平行振動モードよりも低い周波数を有することになる。位置固定に配置された対向電極に対する偏位の差分は、容量式に検出されて評価電子装置によって回転速度に換算される。この偏位は図１において矢印１３０によって示されている。

【0034】

２つのコリオリ素子１１３は、図１に示した実施例において２つのコリオリ結合ばね１１５によって互いに結合されている。コリオリ結合ばね１１５により、例えば、平行駆動モードと、逆平行駆動モードとの間での縮退が解消される。コリオリ結合ばね１１５は単なるオプションである。すなわち回転速度センサ１０１は、このようなコリオリ結合ばね１１５を有しないことも可能である。つまり、２つのコリオリ素子１１３は互い結合されないのである。この点においてこれらの２つのコリオリ素子１１３は、図示しないこの実施例においてデカップリングされているのである。例示的な１実施形態によれば、２つの駆動手段１０３、例えば２つの駆動コーム１０９は、２つのコリオリ素子１１３の結合に加えてさらに結合されるかまたはこれとは択一的に互いに結合される。有利にはこの結合を１つまたは複数の結合ばねによって実現することができる。

【0035】

この実施例では例えばダブルシーソ１２１を含む結合装置により、２つの検出素子１１９を結合するという本発明によるアイデアによって、例えば障害モード、殊に平行検出モードおよび平行駆動モードを、従来公知の回転速度センサの場合よりも高い周波数にシフトできるという利点が得られる。ここでは上記の平行検出モードにおいて２つのコリオリ素子１１３は、ｘ軸に沿って同じ向きに運動する。上記の平行駆動モードにおいて駆動手段１０３およびコリオリ素子１１３は、ｙ軸に沿って同じ向きに運動する。

【0036】

図２には図１の回転速度センサ１０１において、検出モードにおける運動の概略が示されており、ここでは分かり易くするため、すべての素子には参照符号が付されていない。この検出モードはコリオリ力によって励振される。２つの検出素子１１９が同じ向きに平行運動することは抑止される。相応する運動は図２において矢印によって示されている。

【0037】

図３には図１の回転速度センサ１０１が示されており、図３に示した実施例では回転速度センサ１０１は、ガイドフレーム１３１を有する。ガイドフレーム１３１は、コリオリ素子１１３と、２つの検出素子１１９を有する検出装置とを取り囲むように構成されている。ガイドフレーム１３１は、４つの辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄによって構成されており、辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄはそれぞれ直角のコーナ形状を有する。辺１３３ａおよび１３３ｄはそれぞれ辺結合ばね１３４により、相応する辺１３３ｃおよび１３３ｂに結合される。さらに辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄはそれぞれ別の結合ウェブ１１１ａにより、駆動コーム１０９に結合されているため、駆動コーム１０９を駆動運動させた際には相応する辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄも駆動される。辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄは、ガイドフレーム懸架手段１３５によって基板に懸架されており、ガイドフレーム懸架手段１３５には、ばねと基板懸架部とが含まれている。この懸架部は、駆動コーム１０９が駆動運動される際に辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄが、仮想的な支点１３９を中心とした運動を行えるように配置されている。これらの辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄのこの運動は、曲がった破線の矢印１３７によって示されている。

【0038】

駆動手段１０３を互いに結合するガイドフレーム１３１により、平行駆動モード（障害モード）と、逆平行駆動モード（有効モード）との間における縮退が解消され、障害モードは有効モードよりも強くなる。これは、伝達ばねとも称することの可能な辺結合ばね１３４の剛性が、同じ向きの負荷（曲げ）と、逆向きの負荷（剪断）とに対して異なるためである。

【0039】

図４には、図３の回転速度センサ１０１における駆動モードの概略図が示されており、ここでこの駆動モードは駆動手段１０３によって励振される。さらにガイドフレーム１３１の辺１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃおよび１３３ｄの相応する運動が示されている。分かり易くするため、図２と同様にすべての参照符号を記入してはいない。

【0040】

図５にはガイドフレーム１３１を有する回転速度センサ１０１の別の１実施形態が示されている。しかしながらここでは検出素子１１９およびコリオリ素子１１３が一体形に構成されている。すなわち、検出素子およびコリオリ素子は１つのユニットを構成しており、いわば２つの素子は同じものであり、ここでこれらの素子は、すなわち検出素子１１９でもコリオリ素子１１３でもあり、駆動運動に関与するのである。この実施形態は殊に、極めてコンパクトな構造を有するという利点を有する。

【0041】

図６には、ガイドフレーム１３１のない実施形態で図５の回転速度センサが示されている。ここでは駆動モードの宿題が、結合ばね素子１４０によって解消される。ここでこの結合ばね素子は、実際には一体形に構成されているが２つの素子である検出素子１１９ないしはコリオリ素子１１３の間に配置されており、これらを結合している。

【0042】

図７には回転速度センサ１０１の別の例示的な１実施例が示されており、ここではこれまでの実施例に対して付加的に、コリオリ素子１１３がそれぞれ複数の別の検出電極１４１を有している。これらの別の検出電極１４１は有利にはコリオリ素子１１３の下に配置される。これによって有利にもｚ軸およびｘ軸を中心とした回転速度を同時に測定することができる。このような回転速度センサ１０１は、２チャネル回転速度センサと称することも可能である。ｘ軸を中心とした回転速度が存在する場合、コリオリ力１４３がコリオリ素子１１３にｚ軸方向に作用し、この力を別の複数の電極１４１によって評価することができる。

【0043】

図８には回転速度センサ１０１のさらに別の有利な１実施形態が示されている。ここでも図５および６に示した実施例と同様に検出素子１１９およびコリオリ素子１１３は一体形に構成されている。すなわちこれらの素子は同じものであり、１つのユニットとして駆動運動に関与するのである。図７に示した実施例と同様に図８の回転速度センサ１０１は別の複数の検出電極１４１を有しており、これらの電極は、コリオリ素子１１３ないしは検出素子１１９によって包囲されている。ここで例示的に別の２つの検出電極１４１だけが示されている。有利にはさらに別の複数の検出電極１４１を設けることも可能である。したがって有利には直交補償および静電正帰還を行うことができる。これらの検出電極１４１は有利にはコリオリ素子１１３の下、殊に基板上に配置される。また例えば検出電極１４１を検出素子１１９の下および／または回転速度センサ１０１の別の素子の上、殊に基板１０２上に配置することも可能である。有利には別の複数の検出電極１４１は、コリオリ素子１１３の下に配置される。図８に示した回転速度線１０１によって可能になるのは、ｚ軸およびｘ軸を中心とした回転速度を同時に測定することである。ｘ軸を中心とした回転速度が存在する場合、図７と同様にコリオリ力１４３がコリオリ素子１１３にｚ軸方向に作用し、この力を別の複数の電極１４１によって評価することができる。コリオリ素子を取り囲む結合シーソ１２１ａおよび１２１ｂは、ｘ，ｙ平面内における運動時にも、ｘ，ｙ平面以外の運動時にも同じように作用する。ｘ，ｙ平面以外の運動時、ここでも上記の逆平行運動は、平行運動よりも周波数が低いため、殊に障害モードと有効モードとの間の分離が行われる。図８に示した回転速度センサ１０１も、２チャネル回転速度センサと称することができる。

【0044】

図示していない別の有利な１実施形態によれば、別の複数の検出電極１４１をカバーに組み込むかまたはカバーに配置することができる。このカバーは有利には基板１０２に覆うため、回転速度センサケーシングが構成される。このカバーは有利には基板１０２に接着される。例えば、この回転速度センサケーシングの内部空間は真空状態にされる。すなわち、この内部空間は真空ないしは低圧状態にされるのである。このようなカバーに配置されるかないしは組み込まれる別の複数の電極１４１は、カバー電極と称することも可能である。低圧状態により、例えば振動および回転する素子、すなわち運動する素子に対する運動抵抗が低減される。これによって有利にも上記の駆動装置に一層低い駆動電圧を加えることができる。

【符号の説明】

【0045】

１０１ 回転速度センサ、 １０２ 基板、 １０３ 駆動手段、 １０５ 懸架手段、 １０７ 固定手段、 １０９ 駆動装置（駆動コーム）、 １１１ 結合ウェブ、 １１３ コリオリ素子、 １１５ コリオリ結合ばね、 １１７ 懸架手段、 １１９ 検出素子、 １２１ ダブルシーソ、 １２１，１２１ａ，１２１ｂ 結合装置、 １２３ 結合装置（結合バー）、 １２５ 検出基板固定手段、 １２７ 結合装置、 １２９ 検出電極、 １３１ ガイドフレーム、 １３４ 辺結合ばね、 １４１ 電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】