轉速傳感器和用于運行轉速傳感器的方法
【專利摘要】本發明提出一種轉速傳感器，具有基底和科里奧利元件，該基底具有主延伸平面，其中，該轉速傳感器這樣配置，使得該科里奧利元件能夠借助激勵器件被激勵而沿平行于所述主延伸平面的第一方向進行受激振動，其中，該轉速傳感器具有用施加補償力的補償元件，該補償力與在激勵方向上的偏移具有非線性關系。本發明還涉及一種用于運行轉速傳感器的方法。
【專利說明】
轉速傳感器和用于運行轉速傳感器的方法
技術領域
[0001 ] 本發明涉及一種轉速傳感器和一種用于運行轉速傳感器的方法。
【背景技術】
[0002]這類轉速傳感器是普遍已知的。這樣的轉速傳感器包括一具有主延伸平面的基底和至少一個科里奧利元件，其中，該科里奧利元件能夠借助激勵器件被激勵而沿激勵方向受激振動，該激勵方向沿平行于主延伸平面第一方向延伸，從而該科里奧利元件在該激勵方向上進行偏移。在轉動運動的情況下，根據要探測的對科里奧利元件的力效應來探測探測信號，該力效應例如呈科里奧利元件沿垂直于第一方向的第二方向的另一偏移的形式。由于產生決定的在傳感器結構中的缺陷，科里奧利元件的受激振動可以具有沿第二方向的振動分量。在下文中將該不期望的力效應稱為正交力。如果該正交力的力效應具有與受激振動相同的頻率，則它被稱為If正交力。此外還存在2f正交力，它的力效應具有受激振動的兩倍頻率。用于補償If正交力的補償結構是已知的。此外，用于補償2f正交力的結構也是已知的，這種結構的補償力具有與激勵方向上的偏移的線性關系。但還沒有已知用于補償2f正交力的、補償力具有與受激振動的非線性關系的結構。

【發明內容】

[0003]與現有技術相比，根據本發明的轉速傳感器和根據本發明的用于運行轉速傳感器的方法具有下列的優點:能夠補償與激勵方向上的偏移具有非線性關系的2f正交力和/或能夠通過有目的地產生有噪聲(verrauscht)的信號來優化地匹配轉速傳感器的調控性(Aussteuerung)。因此能夠有利地實現，補償2f正交力的非線性關系并從而進一步改善信號質量。尤其可以通過有目的地產生有噪聲的信號能夠設定根據應用特定的用于評估探測信號的集成電路中的A/D轉換器的足夠大的調控性。這通過這樣的方式實現，根據本發明的轉速傳感器與現有技術不同地包括用于施加補償力的補償元件，其中，該補償力與在激勵方向上的偏移具有非線性關系。根據本發明的轉速傳感器具有至少一個科里奧利元件，即既可以實現具有一個科里奧利元件的實施例或者擴展構造，也可以實現具有多個科里奧利元件的實施例或者擴展構造，尤其可以實現具有兩個科里奧利元件的實施例或者擴展構造。
[0004]本發明的有利的構型和擴展構造在從屬權利要求以及在參照附圖的說明中給出。
[0005]根據一優選的擴展構造規定，在轉動運動的情況下，根據要探測的在所述科里奧利元件上的力效應來探測探測信號。通過要探測的作用于所述科里奧利元件上的力效應，例如呈科里奧利元件沿垂直于第一方向的第二方向的另一偏移的形式，能夠有利地實施轉速測量。
[0006]根據一優選的擴展構造規定，所述補償元件由固定電極和所述科里奧利元件的槽口形成，其中，該固定電極與所述基底連接并且平行于所述主延伸平面地布置在所述槽口中。由此有利地實現，通過在該固定電極與科里奧利元件之間施加相應的電位差能夠激勵補償振動分量。
[0007]根據一優選的擴展構造規定，所述補償元件激勵所述補償振動分量，其中，該補償振動分量具有基本上是所述受激振動的頻率兩倍大的頻率。由此有利地實現，補償2f正交力和/或通過有目的地產生有噪聲的信號來最佳地匹配轉速傳感器的調控性。
[0008]根據一優選的擴展構造規定，所述補償元件具有鏡像對稱平面，該鏡像對稱平面沿著第二方向和垂直于所述主延伸平面走向的第三方向居中地穿過所述槽口延伸。由此有利地實現，能夠激勵一具有基本上是所述受激振動的頻率的兩倍頻率的補償振動分量。
[0009]根據一優選的擴展構造規定，所述轉速傳感器具有相對于所述科里奧利元件基本上結構相同的另一科里奧利元件，該另一科里奧利元件經過彈簧元件與所述科里奧利元件耦合，其中，該另一科里奧利元件能夠借助另一激勵器件被激勵而反平行于所述受激振動進行另一受激振動，其中，所述轉速傳感器具有用于激勵另一補償振動分量的另一補償元件，其中，該另一補償元件尤其具有與所述基底連接的另一固定電極，該另一固定電極平行于所述主延伸平面地布置在所述另一科里奧利元件的另一槽口中。因此以有利的方式提供一種差分轉速傳感器，它使得能夠差分地并從而更精確地評估轉速。
[0010]根據一優選的擴展構造規定，所述補償元件和所述另一補償元件關于一沿第一方向和第三方向居中地在所述科里奧利元件和所述另一科里奧利元件之間延伸的平面優選相互鏡像對稱地布置。由此有利地實現，通過所述另一補償元件能夠激勵另一補償振動分量，該另一補償振動分量反平行于通過所述補償元件激勵的補償振動分量。
[0011]本發明的另一主題是一種用于運行轉速傳感器的方法，其中，該轉速傳感器具有至少一個科里奧利元件、一激勵器件和一補償元件，其中，該科里奧利元件能夠借助該激勵器件被激勵沿一沿著第一方向且平行于所述主延伸平面的激勵方向進行受激振動，這導致該科里奧利元件在該激勵方向上的偏移，其中，借助補償元件施加補償力，其中，該補償力與所述在激勵方向上的偏移具有非線性關系。由此能夠有利地實現，與在激勵方向上的偏移具有非線性關系的2f正交力能夠被補償和/或通過有目的地產生有噪聲的信號能夠最佳地匹配轉速傳感器的調控性。
【附圖說明】
[0012]圖1中示意地示出根據本發明的一示例性實施方式的轉速傳感器的俯視圖。
[0013]圖2中在左側以俯視圖示意地示出在根據本發明的一示例性實施方式轉速傳感器中的補償元件，在右側示意地示出補償力的與(驅動方向上的)偏移相關的走向。
[0014]圖3a、3b和3c中以俯視圖示意地示出根據本發明的另外的示例性實施方式的補償元件。
[0015]圖4a和4b中以俯視圖示意地示出根據本發明的另外的示例性實施方式的補償元件。
【具體實施方式】
[0016]在不同的附圖中相同的部件始終設有相同的附圖標記，因此通常也分別只被命名或者提到一次。
[0017]圖1中在俯視的方向上示意地示出根據本發明的示例性實施方式的轉速傳感器I。轉速傳感器I具有基底2、科里奧利元件10和另一科里奧利元件20，該基底具有主延伸平面100。科里奧利元件10通過彈簧元件3與該另一科里奧利元件20耦合。此外，科里奧利元件10可以借助未示出的激勵器件被激勵而沿激勵方向進行受激振動12，該激勵方向沿平行于主延伸平面100的第一方向X延伸。由此，科里奧利元件10在激勵方向上進行在圖2中在右側示出的偏移33。該另一科里奧利元件20可以借助另一未示出的激勵器件被激勵而進行反平行于受激振動12的另一受激振動22。
[0018]對于圍繞平行于第三方向Z的轉動軸線的轉速4的情況(其中，該第三方向Z垂直于主延伸平面100延伸)，根據要探測的作用于科里奧利元件10上的、例如呈科里奧利元件10的沿垂直于第一方向X的第二方向Y的另一偏移13形式的力效應來探測探測信號。另一科里奧利元件20類似地進行反平行于該另一偏移13、平行于第二方向Y的第三偏移23。所述另一偏移13和該第三偏移23可以借助未示出的探測器件被證實，其中，相應探測信號的差是轉速的量度。
[0019]轉速傳感器I具有用于施加補償力30的補償元件14，其中，該補償力30與在激勵方向上的偏移33具有非線性關系，如在圖2中右側所示。補償元件14由固定電極15和科里奧利元件10的槽口 16形成，其中，固定電極15與基底2連接，平行于主延伸平面100地布置在槽口16中并且相對于第二方向Y沿第一方向X長形地構造。通過在固定電極15和科里奧利元件10之間作用直流電壓可以一激勵補償振動分量。補償元件14具有鏡像對稱平面，該鏡像對稱平面沿第二方向Y和第三方向Z居中地穿過槽口 16延伸，從而該補償振動分量能夠以一頻率被激勵，該頻率基本上是受激振動12的頻率的兩倍大。該補償振動分量可以通過選擇直流電壓來任意匹配。
[0020]類似地，轉速傳感器I包括用于激勵另一激勵補償振動分量的另一補償元件24，其中，該另一補償元件24尤其具有與基底2連接的另一固定電極25，該另一固定電極平行于主延伸平面100布置在另一科里奧利元件20的另一槽口26內。補償元件14相對于另一補償元件24關于沿第一方向X和第三方向Z居中地穿過轉速傳感器I延伸的對稱平面101鏡像對稱地構造。
[0021]在圖2的左側，在圖3a、3b、3c、4a和4b中，示意地示出轉速傳感器I的局部視圖，這些局部圖僅放大地圖示補償元件14。在圖3a、3b、3c、4b中和圖2的左側，槽口 16這樣構造，使得形成科里奧利元件10的突出部11，該突出部沿第二方向Y朝向固定電極15方向延伸并且沿第一方向X關于槽口 16而言居中地布置。此外，固定電極15在圖2的左側、在圖3a、3b、3c、和4a中方形地構造。
[0022]在圖2的左側，科里奧利元件10的突出部11具有斜的側邊。在圖2的右側示意地畫出具有在圖2左側示出的補償元件14的轉速傳感器I的補償力30的變化曲線。在此，分別在縱坐標31上繪出補償力30而在橫坐標32上繪出在科里奧利元件10在激勵方向上的偏移33。補償力30與在激勵方向上的偏移33具有非線性關系，尤其與在激勵方向上的偏移33具有四階關系。
[0023]補償力30與在激勵方向上的偏移33的另外的非線性關系可以通過槽口16的不同形狀并因而通過突出部11的不同形狀獲得。在圖3a中，科里奧利元件10的突出部11具有彎曲的側邊。在圖3b中科里奧利元件1的突出部11具有階梯形的側邊。
[0024]在圖3c中，科里奧利元件10的突出部11具有斜的側邊，其中，這些側邊具有非直線走向。該非直線走向例如通過附加引入的尖、角和/或齒獲得。通過該非直線走向有目的地產生有噪聲的信號。該有噪聲的信號應保證，A/D轉換器(該A/D轉換器是用于評估探測信號的根據應用特定的集成電路的組成部分)具有足夠的調控性。根據本實施方式，補償元件14被用于施加干擾力，從而有目的地產生有噪聲的信號。因此補償元件14也可以被稱為干擾兀件14并且補償振動分量也可以被稱為干擾振動分量。
[0025]在圖4a和4b中示出的補償元件14具有的力效應反平行于在圖3a、3b、3c中和在圖2左側示出的補償元件14的力效應。在圖4a中示出的補償元件14的槽口 16在右側具有斜的側邊。在圖4b中示出的補償元件14的槽口 16構造成C形并且固定電極15具有在第二方向Y上尖形收尾的凹進部，該凹進部在第一方向X上在固定電極15的整個尺度范圍上延伸。
[0026]根據另一優選實施方式，轉速傳感器I包括四個If補償元件17和四個另外的If補償元件27，其中，If補償元件17分別具有一在科里奧利元件10中的If補償槽口 19和一與基底2固定連接的If補償電極18，該If補償電極沿第三方向Z嵌入到If補償槽口 19中。If補償槽口 19在此分別構造成S形(或者L形)。類似地，另外的If補償元件27構造在所述另一科里奧利元件20的區域內。If補償元件17和另外的If補償元件27設置用于，抑制If正交力并從而改善信號質量。
【主權項】
1.轉速傳感器(I)，具有基底(2)和科里奧利元件(10)，該基底具有主延伸平面(100)，其中，該轉速傳感器(I)這樣配置，使得該科里奧利元件(10)能夠借助激勵器件被激勵而沿一沿著第一方向(X)且平行于所述主延伸平面(100)的激勵方向進行受激振動(12)，這導致該科里奧利元件(10)在該激勵方向上的偏移(33)，其中，該轉速傳感器(I)具有用于施加補償力(30)的補償元件(14)，其特征在于，該補償力(30)與在所述激勵方向上的所述偏移(33)具有非線性關系。2.根據權利要求1的轉速傳感器(I)，其特征在于，在轉動運動的情況下，根據要探測的作用于所述科里奧利元件(10)上的力效應來探測探測信號。3.根據以上權利要求之一的轉速傳感器(I)，其特征在于，所述補償元件(14)由固定電極(15)和所述科里奧利元件(10)的槽口(16)形成，其中，該固定電極(15)與所述基底(2)連接并且平行于所述主延伸平面(100)地布置在所述槽口(16)中。4.根據以上權利要求之一的轉速傳感器(I)，其特征在于，所述補償元件(14)激勵一補償振動分量，其中，該補償振動分量具有所述受激振動(12)的頻率的基本兩倍大的頻率。5.根據以上權利要求之一的轉速傳感器(I)，其特征在于，所述補償元件(14)具有鏡像對稱平面(102)，該鏡像對稱平面沿第二方向(Y)和垂直于所述主延伸平面(100)延伸的第三方向(Z)居中穿過所述槽口(16)延伸。6.根據以上權利要求之一的轉速傳感器(I)，其特征在于，所述轉速傳感器(I)具有相對于所述科里奧利元件(10)基本上結構相同的另一科里奧利元件(20)，該另一科里奧利元件通過彈簧元件(3)與所述科里奧利元件(10)耦合，其中，該另一科里奧利元件(20)能夠借助另一激勵器件被激勵而反平行于所述受激振動(12)進行另一受激振動(22)，其中，所述轉速傳感器(I)具有用于激勵另一補償振動分量的另一補償元件(24)，其中，該另一補償元件(24)尤其具有與所述基底(2)連接的另一固定電極(25)，該另一固定電極平行于所述主延伸平面(100)地布置在所述另一科里奧利元件(20)的另一槽口(26)中。7.根據以上權利要求之一的轉速傳感器(I)，其特征在于，所述補償元件(14)和所述另一補償元件(24)關于一沿第一方向(X)和第三方向(Z)居中地在所述科里奧利元件(10)和所述另一科里奧利元件(20)之間延伸的平面(101)相互鏡像對稱地布置。8.用于運行轉速傳感器(I)的方法，其中，該轉速傳感器(I)具有至少一個科里奧利元件(10)、一激勵器件和一補償元件(14)，其中，借助該激勵器件能夠激勵該科里奧利元件(10)沿一沿著第一方向(X)且平行于所述主延伸平面(100)的激勵方向進行受激振動(12)，這導致該科里奧利元件(10)在該激勵方向上的偏移(33)，其中，借助所述補償元件(14)施加補償力(30)，其特征在于，該補償力(30)與所述在激勵方向上的偏移(33)具有非線性關系O
【文檔編號】B81B7/00GK105841684SQ201610066308
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】O·A·普呂茨, S·策林格
【申請人】羅伯特·博世有限公司