JPH08220125A - 回転角速度センサ - Google Patents

回転角速度センサ

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JPH08220125A
JPH08220125A JP7306238A JP30623895A JPH08220125A JP H08220125 A JPH08220125 A JP H08220125A JP 7306238 A JP7306238 A JP 7306238A JP 30623895 A JP30623895 A JP 30623895A JP H08220125 A JPH08220125 A JP H08220125A
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JP
Japan
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angular velocity
mass body
rotational angular
velocity sensor
displaceable
Prior art date
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JP7306238A
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English (en)
Inventor
Markus Lutz
ルッツ マルクス
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • G01C19/574—Structural details or topology the devices having two sensing masses in anti-phase motion
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動質量体の表面に対して平行に作用するコ
リオリ力が測定可能であるような回転角速度センサを提
供する。 【解決手段】 回転速度センサが振動質量体（１）を有
していて、この振動質量体（１）には加速度センサ
（２）が、振動質量体（１）の表面に対して平行に変位
可能であるように配置されている。この配置によって、
振動質量体（１）の表面に対して平行なコリオリ力の測
定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特許請求の範囲第
１項の上位概念に記載の形式の回転角速度センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０３
２５５９号明細書から既に回転角速度センサが公知であ
り、この公知の回転角速度センサでは、加速度センサが
プレート状の振動質量体に配置されていて、この振動質
量体の平面に対して垂直に変位可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の回転角速度センサを改良して、振動質量
体の表面に対して平行に作用するコリオリ力が測定可能
であるような回転角速度センサを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明に
回転角速度センサによって解決された。
【０００５】
【発明の効果】このように構成された本発明による回転
角速度センサには以下のような利点がある。即ち、本発
明による回転角速度センサでは、振動質量体の表面に対
して平行に作用するコリオリ力が測定可能である。
【０００６】請求項２以下に記載のように構成された手
段により、請求項１に記載された回転角速度センサの有
利な構成及び改良が可能となる。加速度センサをコーム
構造体の形式で形成すると特に有利である。コーム構造
体は比較的簡単に製造でき、かつ大容量の面積に基づき
高い測定精度を可能にする。
【０００７】回転角速度センサの別の有利な構成では、
振動する質量体が折り曲げられたウエブによってフレー
ムと変位可能に結合されているので、振動質量体の振動
時にウエブは曲げ負荷されるに過ぎない。勿論、２回の
折り曲げの数倍折り曲げられたウエブが使用されてもよ
い。
【０００８】回転角速度センサの別の有利な構成では、
各１つの加速度センサを備えた２つの振動質量体が配置
されていて、この２つの振動質量体は逆相に振動を励起
する。逆相に振動する振動質量体を使用することによ
り、２つの加速度センサの測定信号の逆相の評価が得ら
れ、このことにより、測定信号の差形成によって外乱加
速度がフィルタリング除去される。
【０００９】さらに有利には２つの振動質量体が、２回
折り曲げられた各２つのウエブを介して、フレームに結
合された別の２つのウエブに結合されている。このよう
にして、２つの振動質量体の逆相の振動が、２つの振動
質量体の選択された連結手段によって改善される。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に図面につき本発明の実施の形
態を説明する。
【００１１】図１には回転角速度センサが示されてい
て、この回転角速度センサは方形のフレーム３を有して
いる。フレーム３内には振動質量体１が配置されてい
て、この振動質量体１は４つのウエブ４を介してフレー
ム３に一定の方向で変位可能に結合されている。この振
動質量体１はこの実施例では方形のシリコンプレートと
して形成されている。
【００１２】ウエブ４は細長く高いウエブとして、即
ち、高いアスペクト比を以って形成されているので、振
動質量体１はフレーム３の平面においてのみ変位可能で
ある。それぞれ２つのウエブ４が一列に配置されてい
て、２つのウエブ４が互いに平行に配向されている。振
動質量体１の変位はウエブ４の列に対して垂直に行われ
る。
【００１３】フレーム３と振動質量体１には、振動質量
体１をウエブ４の列に対して垂直に振動させる駆動手段
５が配置されている。駆動手段としては、例えば電磁式
駆動装置、エレクトロスタティック式駆動装置、圧電式
駆動装置が使用できる。
【００１４】振動質量体１には変位可能な加速度センサ
２が配置されていて、この加速度センサ２は互いに向い
合って配置された２つのブロック６から成っている。こ
れらのブロック６の間には変位可能な質量体７が配置さ
れていて、この質量体７は各１つの可撓ビーム８を介し
てブロック６の１つと結合されている。この場合、変位
可能な質量体７はブロック６の間に変位可能に配置され
ている。ブロック６は振動質量体１に不動に結合されて
いる。
【００１５】変位可能な質量体７は縦長のビームから成
っていて、このビームはそれぞれの端部で可撓ビーム８
に固く結合されている。ビームの各側面にはこのビーム
に対して垂直に向けられたそれぞれ３つののプレートが
配置されている。変位可能な質量体７の各側では、保持
部材９がこの変位可能な質量体７に対して平行に振動質
量体１に配置されている。各保持部材９からは変位可能
な質量体７に向かう方向で３つのプレートが配置されて
いる。この保持部材９のプレートと変位可能な質量体７
のプレートとはそれぞれ１つのコンデンサを形成してい
る。
【００１６】可撓ビーム８は、作用するコリオリ力がブ
ロック６方向で変位可能な質量体７の変位を生ぜしめる
ように、形成されている。これにより保持部材９のプレ
ートと変位可能な質量体７のプレートとの間隔が変化す
るので、容量的な測定により、作用するコリオリ力の検
出が行われる。
【００１７】保持部材９からは第１の導線１１がウエブ
４を介して評価ユニット１０に通じている。同様に、第
２の導線１２が変位可能な質量体７から評価ユニット１
０に通じている。従って評価ユニット１０は、プレート
の容量変化によりコリオリ力に比例した測定信号を検出
する。この実施例では、回転角速度センサはシリコンか
ら形成されている。しかしながら別の材料も使用可能で
ある。
【００１８】図２には、加速度センサ２を備えた振動質
量体１が図１に相応して示されている。但しこの場合、
振動質量体１をフレーム３に結合するウエブ４が特別な
形状を有している。振動質量体１を懸吊するために４つ
のウエブが使用されていて、これらのウエブはそれぞれ
２回折り曲げられている。各ウエブ４の一方の端部は振
動質量体１に結合されていて、各ウエブ４の第２の端部
はそれぞれフレーム３に結合されている。
【００１９】各ウエブ４の、フレーム３及び振動質量体
１における結合点は、振動質量体１の振動方向に対して
平行に一直線上に位置している。ウエブ４を２回折り曲
げることにより、振動質量体１の振動時にウエブは曲げ
負荷されるに過ぎない。このようにして、振動質量体１
から直線的な振動挙動が得られる。即ち、作用する力は
常に振動質量体１の変位に比例する。従って振動質量体
１の振動方向は正確に規定され、これにより加速度セン
サ２への外乱影響は低減される。従って振動質量体１に
よる加速度センサ２への外乱影響はもはや生じない。こ
れにより、作用するコリオリ力に対する加速度センサ２
の測定信号の比例性の精度が改善される。
【００２０】図３には、フレーム内に配置された２つの
振動質量体１から成る回転角速度センサが示されてい
る。それぞれの振動質量体１は、２回折り曲げられた２
つのウエブ４を介してフレーム３の側方部分に結合され
ている。２つの振動質量体１は２回折り曲げられた２つ
の第２のウエブ１３を介して互いに結合されている。
【００２１】それぞれ２つの第２のウエブ１３の間にそ
れぞれ２つの第３のウエブ１４が配置されていて、これ
らのウエブ１４を介して２つの第２のウエブ１３とフレ
ーム３との間の結合が行われる。第２のウエブ１３と第
３のウエブ１４とから成る２つの振動質量体１の間の懸
吊装置は、振動質量体１の逆相の振動を支持するよう
に、形成されている。
【００２２】両加速度センサ２の測定信号は各１つの第
１の導線１１及び第２の導線１２を介して評価ユニット
１０に案内される。評価ユニット１０は測定信号の差形
成を行うので、振動質量体１によって生ぜしめられる外
乱がフィルタリング除去される。このことは振動質量体
１の逆相の振動に基づき可能である。
【００２３】回転角速度センサは有利にはシリコンから
形成されていて、この場合、ドイツ連邦共和国特許第４
２４１０４５号明細書に記載された、シリコンを構造化
するための異方性のエッチング法が使用される。
【００２４】加速度センサ２の変位可能な質量体７を振
動質量体１に結合する可撓ビーム８は、高いアスペクト
比で、即ち、細く高く形成されているので、変位可能な
質量体７は振動質量体１の表面に対して垂直な変位に対
して安定的に懸吊されている。振動時に曲げ負荷される
に過ぎない折り曲げられたウエブを使用することによ
り、直線的な振動挙動を示す回転角速度センサが得られ
る。この場合、高調波は抑制され、振動質量体１は極め
て正確に、外乱防止されて、規定の振動方向で案内され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転角速度センサを示した図であ
る。
【図２】特別な懸吊装置を備えた本発明による回転角速
度センサを示した図である。
【図３】２つの振動質量体を備えた本発明による回転角
速度センサを示した図である。
【符号の説明】
１ 振動質量体、 ２ 加速度センサ、 ３ フレー
ム、 ４ ウエブ、 ５駆動手段、 ６ ブロック、
７ 質量体、 ８ 可撓ビーム、 ９ 保持部材、 １
０ 評価ユニット、 １１，１２ 導線 １３，１４
ウエブ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動手段（５）と加速度センサ（２）と
    が設けられた振動機構を備えた回転角速度センサにおい
    て、 加速度センサ（２）が振動機構（１）の振動方向の平面
    内で、この振動方向に対して垂直に変位可能であること
    を特徴とする回転角速度センサ。
  2. 【請求項２】 加速度センサ（２）がコーム構造体とし
    て形成されている、請求項１記載の回転角速度センサ。
  3. 【請求項３】 コーム構造体の変位可能な質量体（７）
    が可撓ビーム（８）を介して振動機構（１）に変位可能
    に結合されており、前記可撓ビーム（８）が高いアスペ
    クト比を有していて、これにより、振動方向に対して平
    行なコーム構造体の変位可能な質量体（７）の変位が抑
    制される、請求項２記載の回転角速度センサ。
  4. 【請求項４】 振動機構（１）が２回折り曲げられた、
    若しくは２回の数倍折り曲げられたウエブ（４）を介し
    て、フレーム（３）に変位可能に懸吊されていて、これ
    により、振動機構（１）の振動時にウエブ（４）が曲げ
    負荷されるに過ぎない、請求項１から３までのいずれか
    １項記載の回転角速度センサ。
  5. 【請求項５】 第２の加速度センサ（２）を備えた第２
    の振動機構（１）がフレーム（３）に変位可能に結合さ
    れていて、第１の振動機構と第２の振動機構とが少なく
    とも１つの別のウエブ（１３，１４）を介して、２つの
    振動機構（１）が逆相に振動するように、互いに連結さ
    れている、請求項１から４までのいずれか１項記載の回
    転角速度センサ。
  6. 【請求項６】 別のウエブ（１３，１４）が２回若しく
    は２回の数倍折り曲げられている、請求項５記載の回転
    角速度センサ。
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