CN118140118A - 用于转动速率传感器的微机械构件 - Google Patents

Abstract

用于转动速率传感器的微机械构件，其具有第一转子(12a)，其在第一侧上构造有第一震动质量(16a)和在第二侧上构造有第二震动质量(16b)，微机械构件还具有：第一杆元件(20)，其第一端部在第一侧上通过第一杆附接弹簧(22a)附接在第一震动质量(16a)上，且第一杆元件从其第一端部延伸至其在第一转子(12a)的位于第一侧和第二侧之间的第三侧上的第二端部；第二杆元件(20b)，其第一端部在第二侧上通过第二杆附接弹簧(22b)附接在第二震动质量(16b)上，且第二杆附接弹簧(22b)从其第一端部延伸至其在第一转子(12a)的第三侧上的第二端部；和第一杆元件弹簧(24a)，通过第一杆元件弹簧使第一杆元件(20a)和第二杆元件(20b)相互连接。

Description

用于转动速率传感器的微机械构件

技术领域

本发明涉及一种用于转速传感器的微机械构件和转速传感器。此外，本发明涉及一种用于转动速率传感器的微机械构件的制造方法。

背景技术

在DE 10 2010 062 095 A1中说明了一种转动速率传感器，该转动速率传感器具有带有基底表面的基底、紧固在所述基底表面的第一转子和同样紧固在所述基底表面的第二转子。第一转子可以处于围绕垂直于基底表面定向的第一转动轴线的第一谐波振荡运动，而第二转子可以处于围绕同样垂直于基底表面定向的第二旋转轴线与第一谐波振荡运动反相地进行的第二谐波振荡运动。

发明内容

本发明实现一种具有权利要求1的特征的用于转动速率传感器的微机械构件、一种根据权利要求11所述的转动速率传感器和一种具有权利要求12的特征的用于转动速率传感器的微机械构件的制造方法。

本发明实现微机械构件或者构造有该微机械构件的转动速率传感器，所述微机械构件或者转动速率传感器不但可以用于探测围绕垂直于它们的基底表面定向的第一转动轴线的转动运动，而且用于探测围绕平行于基底表面定向的第二转动轴线和/或围绕平行于基底表面并且垂直于第二转动轴线定向的第三转动轴线的转动运动。尽管它们具有多方面的可使用性，根据本发明的微机械构件或者用它们实现的转动速率传感器是相对振动牢固的。此外，根据本发明的微机械构件具有带有好地平面利用的设计，然而，尽管如此，所述设计防止能量在相应的微机械构件运行期间耦出。尤其是，相应的根据本发明的微机械构件的设计不具有在线性振动或者旋转振动作用时导致错误信号的不对称性。根据本发明的微机械构件的设计的其他优点在于，其不具有机械桥，因此根据本发明的微机械构件的制造可以相对容易地实施并且是相对便宜的。根据本发明的微机械构件的另外的优点在于，尽管它们具有相对高的测量灵敏度，但是它们对电测量脉冲不敏感。

在微机械构件的一种有利的实施方式中，第一杆元件通过锚固在第一杆元件上的第一杆支撑弹簧并且第二杆元件通过锚固在第二杆元件上的第二杆支撑弹簧附接在第一转子上。至少第一杆元件通过其第一杆支撑弹簧和至少第二杆元件通过其第二杆支撑弹簧在第一转子上的附接改进了第一杆元件和第二杆元件的所期望的杆作用。

以优选的方式，微机械构件附加地还构造有：第三杆元件，该第三杆元件的第一端部在第一侧上通过第三杆附接弹簧附接在第一震动质量上，并且该第三杆元件从其第一端部延伸至其在位于第一转子的第一侧和第二侧之间的第四侧上的第二端部；第四杆元件，该第四杆元件的第一端部在第二侧上通过第四杆附接弹簧附接在第二震动质量上，并且该第四杆元件从其第一端部延伸至其在第一转子的第四侧上的第二端部；和第二杆元件弹簧，通过该第二杆元件弹簧使第三杆元件和第四杆元件相互连接。第一转子在这里所说明地配备有第一杆元件、第二杆元件、第三杆元件、第四杆元件、第一杆元件弹簧和第二杆元件弹簧，所述配备在第一转子上实现一种杆结构，该杆结构不但关于与第一震动质量和第二震动质量居中相交的第一对称轴线镜像对称而且关于在第一震动质量和第二震动质量之间伸展的第二对称轴线镜像对称。

作为有利的扩展方案，微机械构件可以附加地还构造有布置在第一转子的第三侧上的第二转子，该第二转子在第一侧上构造有通过至少一个第三质量附接弹簧附接在第二转子上的第三震动质量和在第二侧上构造有通过至少一个第四质量附接弹簧附接在第二转子上的第四震动质量，并且，该第四震动质量通过至少一个第二转子附接弹簧附接在基底表面上，使得第二转子可以与第三震动质量和第四震动质量共同地处于围绕垂直于基底表面和平行于第一旋转轴线定向的第二旋转轴线的第二谐波振荡运动；第五杆元件，该第五杆元件的第一端部在第一侧上通过第五杆附接弹簧附接在第三震动质量上，并且该第五杆元件从其第一端部延伸至其在第二转子的朝向第一转子定向的侧上的第二端部；第六杆元件，该第六杆元件的第一端部在第二侧上通过第六杆附接弹簧附接在第四震动质量上，并且该第六杆元件从其第一端部延伸至其在第二转子的朝向第一转子定向的侧上的第二端部；和第三杆元件弹簧，通过该第三杆元件弹簧使第五杆元件和第六杆元件相互连接。因此，微机械构件的这里所说明的实施方式具有两个相对彼此镜像对称地构造的转子，所述转子可以被激励产生反相的振荡运动。因此，在探测微机械构件的在这里所说明的实施方式的转动运动时，也可以利用差信号评估的优点。

优选地，微机械构件附加地还构造有：第七杆元件，该第七杆元件的第一端部在第一侧上通过第七杆元件附接弹簧附接在第三震动质量上，并且该第七杆元件从其第一端部延伸至其在第二转子的远离第一转子定向的侧上的第二端部；第八杆元件，该第八杆元件的第一端部在第二侧上通过第八杆附接弹簧附接在第四震动质量上，并且所述第八杆元件从其第一端部延伸至其在第二转子的远离第一转子定向的侧上的第二端部；和第四杆元件弹簧，通过该第四杆元件弹簧使第七杆元件和第八杆元件相互连接。因此，第二转子也可以构造有由第五杆元件、第六杆元件、第七杆元件、第八杆元件、第三杆元件弹簧和第四杆元件弹簧组成的杆结构，所述杆结构不但关于与第三震动质量和第四震动质量居中相交的第一对称轴线而且关于在第三震动质量和第四震动质量之间伸展的第四对称轴线是镜像对称的。

作为另外的有利的扩展方案，第一杆元件弹簧和第三杆元件弹簧可以通过弹簧元件相互连接。借助于弹簧元件可以确保第二转子与第三震动质量和第四震动质量共同进行的第二谐波振荡运动相对于第一转子与第一震动质量和第二震动质量共同进行的第一谐波振荡运动的所期望的反相。

替代地或者补充地，第一震动质量和第三震动质量可以通过第一摇摆元件相互连接，而第二震动质量和第四震动质量可以通过第二摇摆元件相互连接。也可以借助于第一摇摆元件和第二摇摆元件确保第二转子与第三震动质量和第四震动质量进行的第二谐波振荡运动相对于第一转子与第一震动质量和第二震动质量进行的第一谐波振荡运动的所期望的反相。

优选地，在基底表面上紧固有恰好四个紧固结构，所述四个紧固结构由至少部分地覆盖基底表面的至少一个材料层构成，其中，所述四个紧固结构中的第一紧固结构伸进构造在第一转子中的第一凹进部中，而第一转子通过至少一个第一转子附接弹簧附接在第一紧固结构上，四个紧固结构中的第二紧固结构伸进构造在第二转子中的第二凹进部中，并且第二转子通过至少一个第二转子附接弹簧附接在第二紧固结构上，第一摇摆元件通过锚固在第一摇摆元件上的第一摇摆支撑弹簧附接在所述四个紧固结构中的第三紧固结构上，并且第二摇摆元件通过锚固在第二摇摆元件上的第二摇摆支撑弹簧附接在所述四个紧固结构中的第四紧固结构上。产生的两个转子在恰好四个紧固结构上的悬挂确保两个转子和它们的震动质量的所期望的可偏转性作为对微机械构件的转动运动的反应并且同时防止机械压力的耦入。

在微机械构件的一种优选的实施方式中，处于第一谐波振荡运动的第一震动质量可以借助于微机械构件围绕垂直于基底表面定向的第一转动轴线的旋转运动在平行于基底表面定向的第一偏转方向上相对于第一转子调整，而处于第一谐波振荡运动的第二震动质量可以借助于微机械构件围绕第一转动轴线的旋转运动在平行于基底表面定向并且与第一偏转方向相反地定向的第二偏转方向上相对于第一转子调整。替代地或者补充地，在微机械构件围绕平行于基底平面定向的第二转动轴线转动运动时，处于第一谐波振荡运动的第一转子可以围绕平行于基底表面且垂直于第二转动轴线定向的第一倾斜轴线相对于基底倾斜，而在微机械构件围绕平行于基底表面且垂直于第二转动轴线定向的第三转动轴线转动运动时，处于第一谐波振荡运动的第一转子可以围绕平行于基底表面且垂直于第一倾斜轴线定向的第二倾斜轴线相对于基底倾斜。因此，至少第一转子(并且可能还有第二转子)可以有利地用于探测微机械构件的转动运动。

同样地，具有这类微机械构件的转动速率传感器实现以上所解释的优点。

在实施用于转动速率传感器的微机械构件的相对应的制造方法时，也确保了在前面所说明的优点。要明确地指出，可以根据微机械构件的以上所解释的实施方式来拓展所述制造方法。

附图说明

随后，根据附图解释本发明的另外的特征和优点。其示出了：

图1微机械构件的第一实施方式的示意性示图；

图2a至2e微机械构件的第二实施方式的示意性示图；和

图3用于解释用于转动速率传感器的微机械构件的制造方法的实施方式的流程图。

具体实施方式

图1示出微机械构件的第一实施方式的示意性示图。

在图1中示意性示出的微机械构件包括具有基底表面10的至少一个基底和第一转子12a。优选地，微机械构件也还构造有第二转子12b。在第一转子12a以及可能还有第二转子12b的第一侧上，第一转子12a构造有通过至少一个第一质量附接弹簧14a附接在第一转子12a上的第一震动质量16a。在第一转子12a和可能还有第二转子12b的远离第一侧定向的第二侧上，第一转子12a还具有通过至少一个第二质量附接弹簧14b附接在第一转子12a上的第二震动质量16b。如果存在，第二转子12b布置在第一转子12a的位于第一侧和第二侧之间的第三侧上。然后，必要时，第二转子12b在第一侧上构造有通过至少一个第三质量附接弹簧14c附接在第二转子12b上的第三震动质量16c，并且在第二侧上构造有通过至少一个第四质量附接弹簧14d附接在第二转子12b上的第四震动质量16d。

第一转子12a通过至少一个第一转子附接弹簧18a附接在基底表面10上，使得第一转子12a可以与第一震动质量16a和第二震动质量16b一起处于围绕垂直于基底表面10定向的第一旋转轴线的第一谐波振荡运动。第二转子12b也可以通过至少一个第二转子附接弹簧18b附接在基底表面10上，使得第二转子12b可以与第三震动质量16c和第四震动质量16d一起处于围绕垂直于基底表面10并且平行于第一旋转轴线定向的第二旋转轴线的第二谐波振荡运动。

第一转子12a至少配备有第一杆元件20a和第二杆元件20b。使第一杆元件20a成形为，使得第一杆元件20a从其在第一侧上的第一端部延伸至其位于第一转子12a的第三侧上的第二端部。相应地，第二杆元件20b从其在第二侧上的第一端部延伸至其在第一转子12a的第三侧上的第二端部。第一杆元件20a的第一端部通过第一杆附接弹簧22a附接在第一震动质量16a上，并且第二杆元件20b在其第一端部上通过第二杆附接弹簧22b附接在第二震动质量16b上，第一杆元件20a和第二杆元件20b通过第一杆元件弹簧24a相互连接。尤其是，第一杆元件20a的第二端部可以通过第一杆元件弹簧24a附接在第二杆元件20b的第二端部上。至少第一杆元件20a、第二杆元件20b和第一杆元件弹簧24a实现第一转子12a的杆结构，所述杆结构可靠地确保第一转子12a与第一震动质量16a和第二震动质量16b共同的第一谐波振荡运动的所期望的维持。

优选地，第一转子12a的杆结构还包括第三杆元件20c、第四杆元件20d和第二杆元件弹簧24b。必要时，第三杆元件20c在此从其在第一侧上的第一端部延伸至其在位于第一转子12a的第一侧和第二侧之间的第四侧上的第二端部。也可以使第四杆元件20d成形为使得其从其在第二侧上的第一端部伸展至其位于第一转子12a的第四侧上的第二端部。附加地，第三杆元件20c的第一端部可以通过第三杆附接弹簧22c、并且第四杆元件20d的第一端部可以通过第四杆附接弹簧22d附接在与它们相邻的震动质量16a或者16b上。通过第二杆元件弹簧24b使第三杆元件20c和第四杆元件20d(特别是，在该实施方式中，第三杆元件20c的第二端部和第四杆元件20d的第二端部)相互连接。因此，第一转子12a的杆结构关于第一转子12a的与第一震动质量16a和第二震动质量16b相交的对称轴线26a和关于第一转子12a和第二转子12b的与第一转子12a和第二转子12b相交的第一共同对称轴线28镜像对称。

第二转子12b也可以配备有第五杆元件20e、第六杆元件20f和第三杆元件弹簧24c。必要时，第五杆元件20e在这种情况下从其在第一侧上的第一端部延伸至其在第二转子12b的朝向第一转子12a取向的侧上的第二端部。相应地，第六杆元件20f也可以构造为，使得其从其在第二侧上的第一端部延伸至其在第二转子12b的朝向第一转子12a取向的侧上的第二端部。优选地，第五杆元件20e的第一端部通过第五杆附接弹簧22e附接在第三震动质量12c上，而第六杆元件20f的第一端部可以通过第六杆弹簧22f附接在第四震动质量12d上。附加地，第五杆元件20e和第六杆元件20f、尤其是它们的第二端部可以通过第三杆元件弹簧24c相互连接。因此，第二转子12b同样地可以配备有至少由第五杆元件20e、第六杆元件20f和第三杆元件弹簧24c组成的杆结构，所述杆结构有助于可靠地维持第二转子12b与第三震动质量16c和第四震动质量16d共同的第二谐波振荡运动。第五杆元件20e、第六杆元件20f和第三杆元件弹簧24c以优选的方式关于第一转子12a和第二转子12b的在第一转子12a和第二转子12b之间伸展的共同的第二对称轴线30与第一杆元件20a、第二杆元件20b和第一杆元件弹簧24a镜像对称。

作为有利的扩展方案，第二转子12b的杆结构也还可以具包括从其在第一侧上的第一端部延伸至其在第二转子12b的远离第一转子12a定向的侧上的第二端部的第七杆元件20g、从其在第二侧上的第一端部延伸至其在第二转子12b的远离第一转子12a的侧上的第二端部的第八杆元件20h和第四杆元件弹簧24d。第七杆元件20g的第一端部通过第七杆附接弹簧22g附接在第三震动质量16c上，第八杆元件20h的第一端部可以通过第八杆附接弹簧22h附接在第四震动质量16d上。附加地，第七杆元件20g和第八杆元件20h、尤其是它们的第二端部可以通过第四杆元件弹簧24d相互连接。第七杆元件20g、第八杆元件20h和第四杆元件弹簧24d可以关于第二转子12b的与第三震动质量16c和第四震动质量16d相交的对称轴线26b相对于第五杆元件20e、第六杆元件20f和第三杆元件弹簧24c镜像对称。优选地，第二转子12b的杆结构也关于第一转子12a和第二转子12b的与第一转子12a和第二转子12b相交的第一共同对称轴线28镜像对称。此外，第二转子12b的杆结构可以关于第一转子12a和第二转子12b的在第一转子12a和第二转子12b之间伸展的共同的第二对称轴线30相对于第一转子12a的杆结构镜像对称地构造。

所有杆元件20a至20h都实现附接在其上的震动质量16a至16d与它们相应的转子12a或者12b的有利的机械式耦合。至少一个杆元件弹簧24a至24d优选地分别是弯曲柔性的弹簧，例如弯曲柔性的板簧。

以优选的方式，每个杆元件20a至20h附加地通过锚固在相应的杆元件20a至20h上的杆支撑弹簧32a至32h附接在所配属的转子12a或者12b上。相应的杆支撑弹簧32a至32h改进配备有它们的杆元件20a至20h的杆功能。作为至少一个杆支撑弹簧32a至32h，例如可以分别使用弯曲柔性的弹簧、特别是弯曲柔性的板簧。

也可以使用每一个弯曲柔性的弹簧、尤其是弯曲柔性的板簧作为至少一个杆附接弹簧22a至22h。以优选的方式，在杆元件20a至20h中的每个中，锚固在相应的杆元件20a至20h上的杆附接弹簧22a至22h和锚固在相同的杆元件20a至20h上的杆支撑弹簧32a至32h相对彼此倾斜30°和90°之间的倾斜角，尤其是相对彼此垂直地定向。这改进杆元件20a至20h的杆作用。

也有利的是，第一杆元件弹簧24a和第三杆元件弹簧24c通过弹簧元件34相互连接。借助于弹簧元件34可以确保在第一转子12a的第一谐波振荡运动和第二转子12b的第二谐波振荡运动之间的180°的相位偏移的所期望地维持。在这种情况下，第一转子12a的第一谐波振荡运动与第二转子12b的第二谐波振荡运动反相。弹簧元件34可以包括例如两个平行于第二共同对称轴线30定向的扭转柔性的弹簧，如特别是两个平行于第二共同对称轴线30定向的板簧，其中，扭转柔性的弹簧/板簧的第一端部和扭转柔性的弹簧/板簧的第二端部分别通过相应连接区段相互连接。

替代地或补充地，第一震动质量16a和第三震动质量16c可以通过第一摇摆元件36a相互连接，而第二震动质量16b和第四震动质量16d通过第二摇摆杆元件36b相互连接。也可以借助于摇摆元件36a和36b来确保在第一转子12a的第一谐波振荡运动和第二转子12b的第二谐波振荡运动之间180°的相位偏移的所期望地维持。例如，第一摇摆元件36a可以通过第一摇摆附接弹簧38a附接在第一震动质量16a上和通过第三摇摆附接弹簧38c附接在第三震动质量16c上。相应地，第二摇摆元件36b可以通过第二摇摆附接弹簧38b附接在第二震动质量16b上和通过第四摇摆附接弹簧38d附接在第四震动质量16d上。优选地，摇摆附接弹簧38a至38d中的每个是弯曲柔性的或者扭转柔性的弹簧，例如弯曲柔性的或者扭转柔性的板簧。为了改进它们的摇摆功能，第一摇摆元件36a可以至少通过锚固在第一摇摆元件36a上的第一摇摆支撑弹簧40a附接在基底表面10上，并且第二摇摆元件36b可以至少通过锚固在第二摇摆元件36b上的第二摇摆支撑弹簧40b附接在基底表面10上。例如，可以利用相应的扭转柔性的弹簧、尤其相应的扭转柔性的板簧作为摇摆支撑弹簧40a和40b。

优选地，第一转子12a在中心(也就是说，在其质量重心处)通过其至少一个第一转子附接弹簧18a悬挂在基底表面10上。特别地，为此，在这里所说明的实施方式中，第一紧固结构42a紧固在基底表面10上，该基底表面伸进构造在第一转子12a中的第一凹进部中。然后，第一转子12a可以通过其至少一个锚固在第一凹进部的边缘上的第一转子附接弹簧18a附接在第一紧固结构42a上。例如，第一紧固结构42a可以万向地位于第一转子12a的两个第一转子附接弹簧18a之间。可能地，紧固在基底表面10上的第二紧固结构42b也伸进第二转子12b的第二凹进部中，使得第二转子12b通过至少一个锚固在第二凹进部的边缘上的第二转子附接弹簧18b附接在第二紧固结构42b上。第二紧固结构42b也可以万向地布置在第二转子12b的两个第二转子附接弹簧18b之间。

附加地，第一摇摆元件36a可以通过第一摇摆支撑弹簧40a附接在第三紧固结构42c上，而第二摇摆元件36b可以通过第二摇摆支撑弹簧40b附接在第四紧固结构42d上。以优选的方式，仅仅四个紧固结构42a至42d紧固在基底表面10上。转子12a和12b通过仅仅四个紧固结构42a至42d在基底表面10上的悬挂确保转子12a和12b和/或其震动质量16至16d的有利的可调整性作为对微机械构件的转动运动的反应。为了实现所述四个紧固结构42a至42d在基底表面10上的有利的附接，紧固结构42a至42d可以由至少一个至少部分地覆盖基底表面10的材料层构造。四个紧固结构42a至42d可以相对在中心并且相对彼此对称地布置。在这种情况下，微机械构件对其基底的弯曲不那么敏感地作出反应。

这里所说明的微机械构件可以有利地用于转动速率传感器。为了解释其转子12a和12b的谐波振荡运动和转子12a和12b和/或震动质量16a至16d对微机械构件的转动运动的反应，参考对随后的实施方式的说明。

图2a至2e示出微机械构件的第二实施方式的示意性示图。

在图2a中在其静止位置中示出的微机械构件具有先前所说明的实施方式的部件。关于这些部件的特征和它们的优点，参考图1的说明。

在图2b中，借助于箭头50a描绘第一转子12a与其第一震动质量16a和其第二震动质量16b共同围绕第一旋转轴线52a的第一谐波振荡运动，并且借助于箭头50b描绘第二转子12b与其第三震动质量16c和其第四震动质量16d围绕第二旋转轴线52b的第二谐波振荡运动。可见，第二转子12b与其第三震动质量16c和其第四震动质量16d共同的第二谐波振荡运动相对于第一转子12a与其第一震动质量16a和其第二震动质量16b共同的第一谐波振荡运动反相(也就是说，相位偏移180°)。因此，第一转子12a和第二转子12b构成反相地振动的双转子。第一转子12a和第二转子12b可以与它们的震动质量16a至16d共同地借助于未图解地示出的促动器装置处于它们相应的谐波振荡运动。因为从现有技术已知用于这类促动器装置的实施例，这里将不再更详细地详细讨论它们。

图2c示出这样的微机械构件：在所述微机械构件的情况下，在微机械构件围绕垂直于基底表面10定向的第一转动轴线的转动运动中，第一转子12a和第二转子12b与它们的震动质量16a至16d共同处于它们相应的谐波振荡运动。(因为第一转动轴线垂直于图2c的描绘基底表面10的图像平面定向，它没有图解地示出。)

如在图2c中借助于箭头54a图解地描绘地，微机械构件围绕垂直于基底表面10定向的第一转动轴线的转动运动实现处于第一谐波振荡运动的第一震动质量16a在平行于基底表面10定向的第一偏转方向上相对于第一转子12a的调整运动。与之相对地，如借助于箭头54b示出的，通过微机械构件围绕第一转动轴线的转动运动在平行于基底表面10定向并且与第一偏转方向相反地定向的第二偏转方向上相对于第一转子12a调整处于第一谐波振荡运动的第二震动质量16b。由于震动质量16a和16b的相反地定向的偏转方向，它的由微机械构件围绕第一转动轴线的转动运动触发的调整运动可以明显地不同于震动质量16a和16b在共同的方向上的加速度触发的偏转运动。

此外，转子12a和12b和其震动质量16a至16d的反相的谐波振荡运动实现：通过微机械构件围绕第一转动轴线的转动运动对处于第二谐波振荡运动的第三震动质量16c在第二偏转方向(见箭头54c)上和对同样处于第二谐波振荡运动的第四震动质量16d在第一偏转方向(见箭头54d)上相对于第二转子12b进行调整。质量附接弹簧14a至14d(通过所述质量附接弹簧将震动质量16a至16d附接在它们的相应的转子12a或者12b上)可以在第一偏转方向和第二偏转方向上相对软地构造。对于弹簧14a至14d，例如可以使用板簧。

由于微机械构件关于共同对称轴线28和30的有利的对称性，可以通过使用对称的探测电极和通过评估至少一个由探测电极所提供的差信号可靠地探测震动质量16a至16d在它们相应的偏转方向上的借助于箭头54a至54d描绘的调整运动。因此，微机械构件可以有利地用于证实围绕第一转动轴线的转动运动和/或用于测量围绕第一转动轴线的转动运动的第一转动速率。

图2d示出下述微机械构件：在所述微机械构件中，在微机械构件围绕平行于基底表面10定向的第二转动轴线D2的转动运动中，第一转子12a和第二转子12b与它们的震动质量16a至16d共同地处于它们相应的谐波振荡运动状态。仅仅示例性地，第二转动轴线D2等于第一转子12a和第二转子12b的第一共同对称轴线28。

可见，通过微机械构件围绕第二转动轴线D2的转动运动使处于第一谐波振荡运动的第一转子12a围绕第一倾斜轴线56a相对于基底倾斜。第一倾斜轴线56a平行于基底表面10、然而垂直于第二转动轴线D2定向。相应地，微机械构件围绕第二转动轴线D2的转动运动也触发处于第二谐波振荡运动的第二转子12b围绕第二倾斜轴线56b的倾斜运动，其中，第二倾斜轴线56b平行于第一倾斜轴线56a定向。尤其是，第一转子12a的第一倾斜轴线56a可以位于第一转子12a的对称轴线26a上，而第二转子的第二倾斜轴线56b与第二转子12b的对称轴线26b重合。

由于转子12a和12b和它们的震动质量16a至16d的反相的谐波振荡运动，转子12a和12b围绕它们相应的倾斜轴线56a和56b的由微机械构件绕围绕第二转动轴线D2的转动运动所触发的倾斜运动此外关于第一转子12a和第二转子12b的平行于倾斜轴线56a和56b伸展的第二共同对称轴线30镜像对称。因此，转子12a和12b围绕其相应的倾斜轴线56a或者56b由微机械构件围绕第二转动轴线D2的转动运动所触发的倾斜运动可以借助于对至少一个由对称的探测电极所提供的差信号的评估来可靠地探测。为此，微机械构件可以有利地用于证实围绕第二转动轴线D2的转动运动和/或用于测量围绕第二转动轴线D2的转动运动的第二转动速率。

图2e示出下述微机械构件：在所述微机械构件中，在微机械构件围绕平行于基底表面10和垂直于第二转动轴线D2定向的第三转动轴线D3的转动运动期间，第一转子12a和第二转子12b与它们的震动质量16a至16d共同地处于它们相应的谐波振荡运动。第三转动轴线D3可以例如等同于第一转子12a和第二转子12b的第二共同对称轴线30。

通过微机械构件围绕第三转动轴线D3的转动运动使处于其第一谐波振荡运动的第一转子12a和处于其第二谐波振荡运动的第二转子12b分别围绕平行于基底表面10且垂直于第三转动轴线D3定向的共同的倾斜轴线58相对于基底倾斜。然而，由于在谐波振荡运动之间180°的相位偏移，使处于其第一谐波振荡运动的第一转子12a在围绕倾斜轴线58的第一转动方向60a上相对于基底倾斜，而处于其第二谐波振荡运动的第二转子12b在围绕倾斜轴线与第一转动方向60a相反地定向的第二转动方向60b上相对于基底转动。为此，转子12a和12b由微机械构件围绕第三转动轴线D3的转动运动所触发的围绕倾斜轴线58的倾斜运动可以借助于评估至少一个由对称的探测电极所提供的差信号来可靠地进行探测。因此，微机械构件也可以有利地用于证实围绕第三转动轴线D3的转动运动和/或测量围绕第三转动轴线D3的转动运动的第三转动速率。

所有以上所说明的微机械构件可以用于实现振动牢固的或者高敏感的转动速率传感器。这类转动速率传感器尤其是可以安装在具有高的振动的区域中，例如车辆中、泵上或者气门机构上。即使这类转动速率传感器用于消费者应用，尽管有振动警报和扬声器运行，还可以可靠地测量转动速率。由转子12a和12b实现的反相的振荡式的双转子尽管其构造得节省空间但可以用于探测围绕三个空间方向D2和D3的转动运动。

以上所说明的微机械构件的设计也使其微型化变得容易。该设计的模式密度比在现有技术中更小，由此，可以实现一种具有明显更少并且可更好地控制的模式跳跃的转动速率传感器。闭环设计也可以在相应的转动速率传感器上实现。由于其质量元件总数量相对少，以上所解释的微机械构件中的每个此外在高的频率下具有相对少的干扰模式。因此，它对于干扰不太容易受影响。

这里，明确地指出，以上所说明的微机械构件的设计不需要机械桥。因此，在微机械构件中也不发生由机械桥决定的质量不对称。由于其关于共同对称轴线28和30的对称性，在以上所说明的微机械构件中都不会发生能量非期望的耦出或者***性的偏移。

对称的探测电极优选地布置在杆元件20a至20h和基底之间。因此，杆元件20a至20h也还可以作为探测面使用。

图3示出用于解释用于转动速率传感器的微机械构件的制造方法的实施方式的流程图。

例如，可以借助于进一步说明的制造方法来生产以上所解释的微机械构件。然而要指出，制造方法的可实施性不局限于这些构件中的一种的生产。

在方法步骤S1中构成一转子，该转子在第一侧上构造有通过至少第一个第一质量附接弹簧附接在转子上的第一震动质量和在远离第一侧定向的第二侧上构造有通过至少一个第二质量附接弹簧附接在转子上的第二震动质量。附加地，转子通过至少一个转子附接弹簧附接在基底的基底表面，使得转子与第一震动质量和第二震动质量可以共同地处于围绕垂直于基底表面定向的旋转轴线的谐波振荡运动。

在方法步骤S2中，使第一杆元件成形，该第一杆元件在第一侧上的第一端部通过第一杆附接弹簧附接在第一震动质量上，并且所述第一杆元件从其第一端部延伸至其在转子的位于第一侧和第二侧之间的第三侧上的第二端部。相应地，在方法步骤S3中，构造第二杆元件，该第二杆元件在第二侧上的第一端部通过第二杆附接弹簧附接在第二震动质量上，并且该第二杆元件从其第一端部延伸至其在转子的第三侧上的第二端部。借助于构造为方法步骤S4的第一杆元件弹簧使第一杆元件和第二杆元件相互连接。

这里所说明的制造方法是一种可简单和成本便宜地实施的制造过程。在此，方法步骤S1至S4可以以任意的顺序、在时间上重叠地或者同时地实施。借助于该制造方法生产的微机械构件可以非常紧凑地实施，易于微型化并且尽管如此还可以具有高的测量灵敏度。此外，这里所说明的制造方法可以根据以上所解释的微机械构件拓展。

Claims (12)

1.一种用于转动速率传感器的微机械构件，其具有：

具有基底表面(10)的基底；和

第一转子(12a)，所述第一转子在第一侧上构造有通过至少一个第一质量附接弹簧(14a)附接在所述第一转子(12a)上的第一震动质量(16a)和在远离所述第一侧定向的第二侧上构造有通过至少一个第二质量附接弹簧(14b)附接在所述第一转子(12a)上的第二震动质量(16b)，并且所述第一转子通过至少一个第一转子附接弹簧(18a)附接在所述基底表面(10)上，使得所述第一转子(12a)能与所述第一震动质量(16a)和所述第二震动质量(16b)共同地处于围绕垂直于所述基底表面(10)定向的第一旋转轴线(52a)的第一谐波振荡运动；

其特征在于，

第一杆元件(20a)，所述第一杆元件在所述第一侧上的第一端部通过第一杆附接弹簧(22a)附接在所述第一震动质量(16a)上，并且所述第一杆元件从其第一端部延伸至其在所述第一转子(12a)的位于所述第一侧和所述第二侧之间的第三侧上的第二端部；

第二杆元件(20b)，所述第二杆元件的第一端部在所述第二侧上通过第二杆附接弹簧(22b)附接在所述第二震动质量(16b)上，并且所述第二杆元件从其第一端部延伸至其在所述第一转子(12a)的所述第三侧上的第二端部；和

第一杆元件弹簧(24a)，通过所述第一杆元件弹簧使所述第一杆元件(20a)和所述第二杆元件(20b)相互连接。

2.根据权利要求1所述的微机械构件，其中，所述第一杆元件(20a)通过锚固在所述第一杆元件(20a)上的第一杆支撑弹簧(32a)附接在所述第一转子(12a)上，并且所述第二杆元件(20b)通过锚固在所述第二杆元件(20b)上的第二杆支撑弹簧(32b)附接在所述第一转子(12a)上。

3.根据权利要求1或2所述的微机械构件，其中，所述微机械构件附加地还构造有：

第三杆元件(20c)，所述第三杆元件的第一端部在所述第一侧上通过第三杆附接弹簧(22c)附接在所述第一震动质量(16a)上，并且所述第三杆元件从其第一端部延伸至其在所述第一转子(12a)的位于所述第一侧和所述第二侧之间的第四侧上的第二端部，

第四杆元件(20d)，所述第四杆元件的第一端部在所述第二侧上通过第四杆附接弹簧(22d)附接在所述第二震动质量(16b)上，并且所述第四杆从其第一端部延伸至其在所述第一转子(12a)的所述第四侧上的第二端部，和

第二杆元件弹簧(24b)，通过所述第二杆元件弹簧使所述第三杆元件(20c)和所述第四杆元件(20d)相互连接。

4.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，所述微机械构件附加地还构造有：

布置在所述第一转子(12a)的所述第三侧上的第二转子(12b)，所述第二转子在所述第一侧上构造有通过至少一个第三质量附接弹簧(14c)附接在所述第二转子(12b)上的第三震动质量(16c)和在所述第二侧上构造有通过至少一个第四质量附接弹簧(14d)附接在所述第二转子(12b)上的第四震动质量(14d)，并且所述第二转子通过至少一个第二转子附接弹簧(18b)附接在所述基底表面(10)上，使得所述第二转子(12b)能与所述第三震动质量(16c)和所述第四震动质量(16d)共同地处于围绕垂直于所述基底表面(10)和平行于所述第一旋转轴线(52a)定向的第二旋转轴线(52b)的第二谐波振荡运动中；

第五杆元件(20e)，所述第五杆元件的第一端部在所述第一侧上通过第五杆附接弹簧(22e)附接在所述第三震动质量(16c)上，并且所述第五杆元件从其第一端部延伸至其在所述第二转子(12b)的朝向所述第一转子(12a)取向的侧上的第二端部；

第六杆元件(20f)，所述第六杆元件的第一端部在所述第二侧上通过第六杆附接弹簧(22f)附接在所述第四震动质量(16d)上，并且所述第六杆元件从其第一端部延伸至其在所述第二转子(12b)的朝向所述第一转子(12a)取向的侧上的第二端部；和

第三杆元件弹簧(24c)，通过所述第三杆元件弹簧使所述第五杆元件(20e)和所述第六杆元件(20f)相互连接。

5.根据权利要求4所述的微机械构件，其中，所述微机械构件附加地还构造有：

第七杆元件(20g)，所述第七杆元件的第一端部在所述第一侧上通过第七杆附接弹簧(22g)附接在所述第三震动质量(16c)上，并且所述第七杆元件从其第一端部延伸至其在所述第二转子(12b)的远离所述第一转子(12a)定向的侧上的第二端部；

第八杆元件(20h)，所述第八杆元件的第一端部在所述第二侧上通过第八杆附接弹簧(22h)附接在所述第四震动质量(16d)上，并且所述第八杆元件(20h)从其第一端部延伸至其在所述第二转子(12b)的远离所述第一转子(12a)定向的侧上的第二端部；和

第四杆元件弹簧(24d)，通过所述第四杆元件弹簧使所述第七杆元件(20g)和所述第八杆元件(20h)相互连接。

6.根据权利要求4或5所述的微机械构件，其中，所述第一杆元件弹簧(24a)和所述第三杆元件弹簧(24c)通过弹簧元件(34)相互连接。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的微机械构件，其中，所述第一震动质量(16a)和所述第三震动质量(16c)通过第一摇摆元件(36a)相互连接，并且所述第二震动质量(16b)和所述第四震动质量(16b)通过第二摇摆杆元件(36b)相互连接。

8.根据权利要求7所述的微机械构件，其中，在所述基底表面(10)上紧固有恰好四个紧固结构(42a至42d)，所述四个紧固结构由至少部分地盖住所述基底表面(10)的至少一个材料层构成，其中，所述四个紧固结构(42a至42d)中的第一紧固结构(42a)伸进构造在所述第一转子(12a)中的第一凹进部中，并且所述第一转子(12a)通过所述至少一个第一转子附接弹簧(18a)附接在所述第一紧固结构(42a)上，所述四个紧固结构(42a至42d)中的第二紧固结构(42b)伸进构造在所述第二转子(12b)中的第二凹进部中，并且所述第二转子(12b)通过所述至少一个第二转子附接弹簧(18b)附接在所述第二紧固结构(42b)上，所述第一摇摆元件(36a)通过锚固在所述第一摇摆元件(36a)上的第一摇摆支撑弹簧(40a)附接在所述四个紧固结构(42a至42d)的第三紧固结构(42c)上，并且所述第二摇摆元件(36b)通过锚固在所述第二摇摆元件(36b)上的第二摇摆支撑弹簧(40b)附接在所述四个紧固结构(42a至42d)的第四紧固结构(42d)上。

9.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，处于所述第一谐波振荡运动状态的第一震动质量(16a)能借助于所述微机械构件围绕垂直于所述基底表面(10)定向的第一转动轴线的旋转运动在平行于所述基底表面(10)定向的第一偏转方向上相对于所述第一转子(12a)调整，并且处于所述第一谐波振荡运动中的所述第二震动质量(16b)能借助于所述微机械构件围绕所述第一转动轴线的旋转运动在平行于所述基底表面(10)定向并且与所述第一偏转方向相反地定向的第二偏转方向相对于所述第一转子(12a)进行调整。

10.根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，在所述微机械构件围绕平行于所述基底表面(10)定向的第二转动轴线(D2)的转动运动中，处于所述第一谐波振荡运动中的所述第一转子(12a)能围绕平行于所述基底表面(10)并且垂直于所述第二转动轴线(D2)定向的第一倾斜轴线(56a)相对于所述基底倾斜，并且在所述微机械构件围绕平行于所述基底表面(10)并且垂直于所述第二转动轴线(D2)定向的第三转动轴线(D3)的转动运动中，处于所述第一谐波振荡运动中的所述第一转子(12a)能围绕平行于所述基底表面(10)并且垂直于所述第一倾斜轴线(56a)定向的第二倾斜轴线(58)相对于所述基底倾斜。

11.一种转动速率传感器，其具有根据以上权利要求中任一项所述的微机械构件。

12.一种用于转动速率传感器的微机械构件的制造方法，该方法具有以下步骤：

构成转子(12a)，所述转子在第一侧上构造有通过至少一个第一质量附接弹簧(14a)附接在所述转子(12a)上的第一震动质量(16a)和在远离所述第一侧定向的第二侧上构造有通过至少一个第二质量附接弹簧(14b)附接在所述转子(12a)上的第二震动质量(16b)，并且所述转子通过至少一个转子附接弹簧附接在基底的基底表面(10)上，使得所述转子(12a)能与所述第一震动质量(16a)和所述第二震动质量(16b)共同处于围绕垂直于所述基底表面定向的旋转轴线(52a)的谐波振荡运动中(S1)；

其特征在于，设有以下步骤：

构成第一杆元件(20a)，所述第一杆元件的第一端部在所述第一侧上通过第一杆附接弹簧(22a)附接在所述第一震动质量(16a)上，并且所述第一杆元件从其第一端部延伸至其在所述转子(12a)的位于所述第一侧和所述第二侧之间的第三侧上的第二端部(S2)；

构成第二杆元件(20b)，所述第二杆元件的第一端部在所述第二侧上通过第二杆附接弹簧(22b)附接在所述第二震动质量(16b)上，并且所述第二操纵元件从其第一端部延伸至其在所述转子(12a)的所述第三侧上的第二端部(S3)；和

构成第一杆元件弹簧(24a)，通过所述第一杆元件弹簧使所述第一杆元件(20a)和所述第二杆元件(20b)相互连接(S4)。