DE102015213465A1 - Mehrachsiger Drehratensensor mit geteiltem zentralem Rotor - Google Patents

Mehrachsiger Drehratensensor mit geteiltem zentralem Rotor Download PDF

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DE102015213465A1
DE102015213465A1 DE102015213465.2A DE102015213465A DE102015213465A1 DE 102015213465 A1 DE102015213465 A1 DE 102015213465A1 DE 102015213465 A DE102015213465 A DE 102015213465A DE 102015213465 A1 DE102015213465 A1 DE 102015213465A1
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electrode
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David Csima
Mirko Hattass
Thorsten BALSLINK
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Es wird ein Drehratensensor mit einem Substrat mit einer Haupterstreckungsebene und mit einer gegenüber dem Substrat im Wesentlichen parallel zu einer Antriebsrichtung im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene beweglichen ersten Antriebsstruktur und mit einer gegenüber dem Substrat und gegenüber der ersten Antriebsstruktur im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung beweglichen zweiten Antriebsstruktur und mit einer gegenüber dem Substrat beweglichen und von der ersten Antriebsstruktur im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung antreibbaren ersten Detektionsstruktur und mit einer gegenüber dem Substrat beweglichen und von der zweiten Antriebsstruktur im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung antreibbaren zweiten Detektionsstruktur und mit einer gegenüber dem Substrat beweglichen und von der ersten Antriebsstruktur und von der zweiten Antriebsstruktur im Sinne eines Schwenkens um eine im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene verlaufende erste Achse antreibbaren dritten Detektionsstruktur und mit einer gegenüber dem Substrat beweglichen und von der ersten Antriebsstruktur und von der zweiten Antriebsstruktur im Sinne eines Schwenkens um eine im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene verlaufende zweite Achse anttreibbaren vierten Detektionsstruktur vorgeschlagen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Drehratensensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein derartiger Drehratensensor ist beispielsweise aus der DE 10 2009 027 897 A1 bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Drehratensensor hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein mehrkanaliger Drehratensensor auf einer relativ zum Stand der Technik geringen Substratfläche ermöglicht wird, da für die mikromechanische Struktur des Drehratensensors lediglich eine relativ zum Stand der Technik geringe Substratfläche zur Detektion von Drehraten um bis zu drei senkrecht zueinander verlaufende Drehachsen benötigt wird.
  • Dies wird dadurch erreicht, dass bei dem erfindungsgemäßen Drehratensensor die erste Detektionsstruktur und die zweite Detektionsstruktur mithilfe einer Koppelstruktur derart gekoppelt sind, dass
    • – im Fall einer ersten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden dritten Achse und/oder
    • – im Fall einer zweiten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer parallel zu der Haupterstreckungsebenen und senkrecht zu der Antriebsrichtung verlaufenden vierten Achse
    eine erste Kraftwirkung auf die erste Detektionsstruktur und eine zweite Kraftwirkung auf die zweite Detektionsstruktur im Wesentlichen senkrecht zu der Antriebsrichtung detektierbar sind, wobei die erste Kraftwirkung und die zweite Kraftwirkung im Wesentlichen gegenphasig sind,
    wobei die dritte Detektionsstruktur und die vierte Detektionsstruktur mithilfe der Koppelstruktur derart gekoppelt sind, dass
    • – im Fall der zweiten Drehrate und/oder
    • – im Fall einer dritten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer parallel zur Antriebsrichtung verlaufenden fünften Achse
    eine dritte Kraftwirkung auf die dritte Detektionsstruktur und eine vierte Kraftwirkung auf die vierte Detektionsstruktur im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene detektierbar sind.
  • Hierdurch wird ein Drehratensensor mit linear schwingenden Strukturen und rotatorisch schwingenden Strukturen mit einer direkten Kopplung der einzelnen Strukturen untereinander bereitgestellt, wodurch der Betrieb des erfindungsgemäßen Drehratensensors mit einer gekoppelten Detektionsmode ermöglicht wird. Ferner weist der erfindungsgemäße Drehratensensor eine gegenüber dem Stand der Technik hohe Symmetrie auf, sodass Einflüsse durch Prozessstreuungen und/oder Nichtlinearitäten reduziert werden können. Somit wird ein gegen Störeinflüsse durch beispielsweise Vibrationen unempfindlicher Drehratensensor auf einfache, mechanisch robuste und kostengünstige Weise bereitgestellt. Somit wird beispielsweise die Stärke von Störsignalen gegenüber dem Stand der Technik reduziert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung mindestens einen elektrostatischen Kammantrieb umfasst. Hierdurch wird eine einfache, mechanisch robuste und kostengünstige Antriebseinrichtung bereitgestellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Koppelstruktur derart ausgebildet ist, dass die erste Detektionsstruktur und die zweite Detektionsstruktur aufgrund der ersten Kraftwirkung und aufgrund der zweiten Kraftwirkung im Wesentlichen nur gegenphasig auslenkbar sind. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass der erfindungsgemäße Drehratensensor mit einer gegen Linearbeschleunigungen robusten gekoppelten Detektionsmode betrieben wird. Ferner ermöglicht die Koppelstruktur einerseits eine gemeinsame antiparallele Detektionsmode (Massen schwingen aufeinander zu) der Detektionsstrukturen andererseits wird aber eine parallele Detektionsmode (Massen schwingen in Phase in die gleich Richtung) unterdrückt. Des Weiteren ermöglicht die Koppelstruktur eine Rotationsbewegung um eine zentrale Aufhängung in der Mitte der Koppelstruktur.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drehratensensor eine erste Detektionseinheit zum Detektieren einer ersten Komponente der ersten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der vierten Achse und eine zweite Detektionseinheit zum Detektieren einer zweiten Komponente der zweiten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der vierten Achse umfasst, wobei die erste Detektionseinheit mindestens eine erste Elektrode umfasst, wobei die zweite Detektionseinheit mindestens eine zweite Elektrode umfasst, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene erstrecken und zumindest teilweise in jeweils mindestens einer Ausnehmung der jeweiligen Detektionsstruktur angeordnet sind. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass die erste Drehrate von dem Drehratensensor detektiert wird. Des Weiteren wird hierdurch vorteilhaft ermöglicht, dass die erste Drehrate kapazitiv detektiert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drehratensensor eine dritte Detektionseinheit zum Detektieren einer dritten Komponente der ersten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse und eine vierte Detektionseinheit zum Detektieren einer vierten Komponente der zweiten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse umfasst, wobei die dritte Detektionseinheit mindestens eine dritte Elektrode umfasst, wobei die vierte Detektionseinheit mindestens eine vierte Elektrode umfasst, wobei die dritte Elektrode und die vierte Elektrode im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstrecken und zumindest teilweise zwischen dem Substrat und der jeweiligen Detektionsstruktur und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur angeordnet sind. In vorteilhafter Weise wird somit eine Detektion der zweiten Drehrate durch den Drehratensensor ermöglicht. Ferner wird hierdurch vorteilhaft ermöglicht, dass die zweite Drehrate kapazitiv detektiert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drehratensensor eine fünfte Detektionseinheit zum Detektieren einer fünften Komponente der dritten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse und eine sechste Detektionseinheit zum Detektieren einer sechsten Komponente der vierten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse umfasst, wobei die fünfte Detektionseinheit mindestens eine fünfte Elektrode umfasst, wobei die sechste Detektionseinheit mindestens eine sechste Elektrode umfasst, wobei die fünfte Elektrode und die sechste Elektrode im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstrecken und zumindest teilweise zwischen dem Substrat und der jeweiligen Detektionsstruktur und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur angeordnet sind. Hierdurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass der Drehratensensor die dritte Drehrate detektiert. Ferner wird hierdurch vorteilhaft ermöglicht, dass die dritte Drehrate kapazitiv detektiert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Drehratensensor eine siebte Detektionseinheit zum Detektieren einer siebten Komponente der dritten Kraftwirkung im Sinne eines Drehmoments um eine Achse im Wesentlichen parallel zu der fünften Achse und eine achte Detektionseinheit zum Detektieren einer achten Komponente der vierten Kraftwirkung im Sinne eines Drehmoments um eine Achse im Wesentlichen parallel zu der fünften Achse umfasst, wobei die siebte Detektionseinheit mindestens eine siebte Elektrode umfasst, wobei die achte Detektionseinheit mindestens eine achte Elektrode umfasst, wobei die siebte Elektrode und die achte Elektrode im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene erstrecken und zumindest teilweise zwischen dem Substrat und der jeweiligen Detektionsstruktur und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur angeordnet sind. In vorteilhafter Weise wird somit eine Detektion der zweiten Drehrate durch den Drehratensensor ermöglicht. Ferner wird hierdurch vorteilhaft ermöglicht, dass die zweite Drehrate kapazitiv detektiert werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Komponente und/oder die zweite Komponente und/oder die dritte Komponente und/oder die vierte Komponente und/oder die fünfte Komponente und/oder die sechse Komponente und/oder die siebte Komponente und/oder die achte Komponente kapazitiv und/oder piezoresistiv und/oder piezoelektrisch detektierbar sind. Auf vorteilhafte Weise wird somit eine Detektion der ersten Drehrate und/oder der zweiten Drehrate und/oder der dritten Drehrate auf einfache, mechanisch robuste und kostengünstige Weise bereitgestellt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Drehratensensor gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Drehratensensor gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Drehratensensor gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Drehratensensor gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Drehratensensor gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung eines Drehratensensors 1 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei der Drehratensensor 1 ein Substrat 3 mit einer Haupterstreckungsebene 100 und eine gegenüber dem Substrat 3 im Wesentlichen parallel zu einer Antriebsrichtung 5 bewegliche erste Antriebsstruktur 7 und zweite Antriebsstruktur 9 umfasst. Des Weiteren umfasst der Drehratensensor 1 eine von der ersten Antriebsstruktur 7 im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung 5 antreibbare erste Detektionsstruktur 11 und eine von der zweiten Antriebsstruktur 9 im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung 5 antreibbare zweite Detektionsstruktur 13. Ferner umfasst der Drehratensensor 1 eine von der ersten Antriebsstruktur 7 und von der zweiten Antriebsstruktur 9 im Sinne eines Schwenkens um eine im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 verlaufende erste Achse antreibbare dritte Detektionsstruktur 17 sowie eine von der ersten Antriebsstruktur 7 und von der zweiten Antriebsstruktur 9 im Sinne eines Schwenkens um eine im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 verlaufende zweite Achse anttreibbare vierte Detektionsstruktur 21. Außerdem umfasst der Drehratensensor 1 eine in 1 nicht dargestellte Antriebseinrichtung, welche bevorzugt mindestens einen elektrostatischen Kammantrieb umfasst, zur Auslenkung der ersten Antriebsstruktur 7 und der zweiten Antriebsstruktur 9 aus einer jeweiligen Ruhelage der jeweiligen Antriebsstruktur 7, 9 derart, dass die erste Antriebsstruktur 7 und die zweite Antriebsstruktur 9 zu einer im Wesentlichen gegenphasigen Schwingung mit jeweils einer Bewegungskomponente im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung 5 anregbar sind. Hierbei sind die die erste Detektionsstruktur 11 und die zweite Detektionsstruktur 13 mithilfe einer Koppelstruktur 23 derart gekoppelt, dass
    • – im Fall einer ersten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer dritten Achse Z und/oder
    • – im Fall einer zweiten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer vierten Achse Y
    eine erste Kraftwirkung auf die erste Detektionsstruktur 11 und eine zweite Kraftwirkung auf die zweite Detektionsstruktur 13 im Wesentlichen senkrecht zu der Antriebsrichtung 5 detektierbar sind. Hierbei wirken die erste Kraftwirkung und die zweite Kraftwirkung im Wesentlichen gegenphasig. Weiterhin sind die dritte Detektionsstruktur 17 und die vierte Detektionsstruktur 21 mithilfe der Koppelstruktur 23 derart gekoppelt, dass
    • – im Fall der zweiten Drehrate und/oder
    • – im Fall einer dritten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer fünften Achse X
    eine dritte Kraftwirkung auf die dritte Detektionsstruktur 17 und eine vierte Kraftwirkung auf die vierte Detektionsstruktur 21 im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 detektierbar sind.
  • In 2 ist eine schematische Darstellung eines Drehratensensors 1 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 2 ist die Koppelstruktur 23 beispielhaft derart ausgebildet, dass die erste Detektionsstruktur 11 und die zweite Detektionsstruktur 13 aufgrund der ersten Kraftwirkung und aufgrund der zweiten Kraftwirkung im Wesentlichen nur gegenphasig auslenkbar sind.
  • In 3 ist eine schematische Darstellung eines Drehratensensors 1 gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In 3 ist beispielhaft eine beispielsweise mindestens eine nicht dargestellte erste Elektrode umfassende erste Detektionseinheit 25 zum Detektieren einer ersten Komponente der ersten Kraftwirkung und eine beispielsweise mindestens eine nicht dargestellte zweite Elektrode umfassende zweite Detektionseinheit 27 zum Detektieren einer zweiten Komponente der zweiten Kraftwirkung jeweils im Wesentlichen parallel zu der vierten Achse Y dargestellt. Hierbei sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene 100 und sind zumindest teilweise in jeweils einer der jeweils drei Ausnehmungen der jeweiligen Detektionsstruktur 11, 13 angeordnet. Zusätzlich ist in 3 beispielhaft eine mindestens eine fünfte Elektrode 49 umfassende fünfte Detektionseinheit 33 zum Detektieren einer fünften Komponente der dritten Kraftwirkung und eine mindestens eine sechste Elektrode 51 umfassende sechste Detektionseinheit 35 zum Detektieren einer sechsten Komponente der vierten Kraftwirkung jeweils im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse Z dargestellt. Hierbei sind die fünfte Elektrode 49 und die sechste Elektrode 51 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet, erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 und sind zumindest teilweise zwischen dem Substrat 3 und der jeweiligen Detektionsstruktur 17, 21 und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur 17, 21 angeordnet.
  • In 4 ist eine schematische Darstellung eines Drehratensensors 1 gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. 4 zeigt beispielhaft eine mindestens eine siebte Elektrode 53 umfassende siebte Detektionseinheit 37 zum Detektieren einer siebten Komponente der dritten Kraftwirkung und eine mindestens eine achte Elektrode 55 umfassende achte Detektionseinheit 39 zum Detektieren einer achten Komponente der vierten Kraftwirkung jeweils im Sinne eines Drehmoments um eine Achse im Wesentlichen parallel zu der fünften Achse X. Hierbei sind die siebte Elektrode 53 und die achte Elektrode 55 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet, erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 und sind zumindest teilweise zwischen dem Substrat 3 und der jeweiligen Detektionsstruktur 17, 21 und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur 17, 21 angeordnet.
  • In 5 ist eine schematische Darstellung eines Drehratensensors 1 gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. 5 zeigt beispielhaft eine mindestens eine dritte Elektrode 45 umfassende dritte Detektionseinheit 29 zum Detektieren einer dritten Komponente der ersten Kraftwirkung und eine mindestens eine vierte Elektrode 47 umfassende vierte Detektionseinheit 31 zum Detektieren einer vierten Komponente der zweiten Kraftwirkung jeweils im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse Z. Hierbei sind die dritte Elektrode 45 und die vierte Elektrode 47 im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet, erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene 100 und sind zumindest teilweise zwischen dem Substrat 3 und der jeweiligen Detektionsstruktur 11, 13 und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur 11, 13 angeordnet.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Komponente und/oder die zweite Komponente und/oder die dritte Komponente und/oder die vierte Komponente und/oder die fünfte Komponente und/oder die sechse Komponente und/oder die siebte Komponente und/oder die achte Komponente kapazitiv und/oder piezoresistiv und/oder piezoelektrisch detektierbar sind. Des Weiteren ist bevorzugt der Drehratensensor 1 mit einer Teilmenge der möglichen Detektionseinheiten 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39 vorgesehen, wobei das Fehlen jeglicher Detektionseinheit 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39 sowie das Vorhandensein aller Detektionseinheiten 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 39 zulässig ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009027897 A1 [0002]

Claims (8)

  1. Drehratensensor (1) mit einem Substrat (3) mit einer Haupterstreckungsebene (100) und mit einer gegenüber dem Substrat (3) im Wesentlichen parallel zu einer Antriebsrichtung (5) im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) beweglichen ersten Antriebsstruktur (7) und mit einer gegenüber dem Substrat (3) und gegenüber der ersten Antriebsstruktur (7) im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung (5) beweglichen zweiten Antriebsstruktur (9) und mit einer gegenüber dem Substrat (3) beweglichen und von der ersten Antriebsstruktur (7) im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung (5) antreibbaren ersten Detektionsstruktur (11) und mit einer gegenüber dem Substrat (3) beweglichen und von der zweiten Antriebsstruktur (9) im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung (5) antreibbaren zweiten Detektionsstruktur (13) und mit einer gegenüber dem Substrat (3) beweglichen und von der ersten Antriebsstruktur (7) und von der zweiten Antriebsstruktur (9) im Sinne eines Schwenkens um eine im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (100) verlaufende erste Achse antreibbaren dritten Detektionsstruktur (17) und mit einer gegenüber dem Substrat (3) beweglichen und von der ersten Antriebsstruktur (7) und von der zweiten Antriebsstruktur (9) im Sinne eines Schwenkens um eine im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (100) verlaufende zweite Achse anttreibbaren vierten Detektionsstruktur (21), wobei der Drehratensensor (1) eine Antriebseinrichtung zur Auslenkung der ersten Antriebsstruktur (7) aus einer Ruhelage der ersten Antriebsstruktur (7) und zur Auslenkung der zweiten Antriebsstruktur (9) aus einer Ruhelage der zweiten Antriebsstruktur (9) derart umfasst, dass die erste Antriebsstruktur (7) und die zweite Antriebsstruktur (9) zu einer im Wesentlichen gegenphasigen Schwingung mit jeweils einer Bewegungskomponente im Wesentlichen parallel zu der Antriebsrichtung (5) anregbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Detektionsstruktur (11) und die zweite Detektionsstruktur (13) mithilfe einer Koppelstruktur (23) derart gekoppelt sind, dass – im Fall einer ersten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer senkrecht zur Haupterstreckungsebene (100) verlaufenden dritten Achse (Z) und/oder – im Fall einer zweiten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer parallel zu der Haupterstreckungsebenen (100) und senkrecht zu der Antriebsrichtung (5) verlaufenden vierten Achse (Y) eine erste Kraftwirkung auf die erste Detektionsstruktur (11) und eine zweite Kraftwirkung auf die zweite Detektionsstruktur (13) im Wesentlichen senkrecht zu der Antriebsrichtung (5) detektierbar sind, wobei die erste Kraftwirkung und die zweite Kraftwirkung im Wesentlichen gegenphasig sind, wobei die dritte Detektionsstruktur (17) und die vierte Detektionsstruktur (21) mithilfe der Koppelstruktur (23) derart gekoppelt sind, dass – im Fall der zweiten Drehrate und/oder – im Fall einer dritten Drehrate um eine Achse im Wesentlichen parallel zu einer parallel zur Antriebsrichtung (5) verlaufenden fünften Achse (X) eine dritte Kraftwirkung auf die dritte Detektionsstruktur (17) und eine vierte Kraftwirkung auf die vierte Detektionsstruktur (21) im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (100) detektierbar sind.
  2. Drehratensensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung mindestens einen elektrostatischen Kammantrieb umfasst.
  3. Drehratensensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstruktur (23) derart ausgebildet ist, dass die erste Detektionsstruktur (11) und die zweite Detektionsstruktur (13) aufgrund der ersten Kraftwirkung und aufgrund der zweiten Kraftwirkung im Wesentlichen nur gegenphasig auslenkbar sind.
  4. Drehratensensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (1) eine erste Detektionseinheit (25) zum Detektieren einer ersten Komponente der ersten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der vierten Achse (Y) und eine zweite Detektionseinheit (27) zum Detektieren einer zweiten Komponente der zweiten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der vierten Achse (Y) umfasst, wobei die erste Detektionseinheit (25) mindestens eine erste Elektrode umfasst, wobei die zweite Detektionseinheit (27) mindestens eine zweite Elektrode umfasst, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen senkrecht zu der Haupterstreckungsebene (100) erstrecken und zumindest teilweise in jeweils mindestens einer Ausnehmung der jeweiligen Detektionsstruktur (11, 13) angeordnet sind.
  5. Drehratensensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (1) eine dritte Detektionseinheit (29) zum Detektieren einer dritten Komponente der ersten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse (Z) und eine vierte Detektionseinheit (31) zum Detektieren einer vierten Komponente der zweiten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse (Z) umfasst, wobei die dritte Detektionseinheit (29) mindestens eine dritte Elektrode (45) umfasst, wobei die vierte Detektionseinheit (31) mindestens eine vierte Elektrode (47) umfasst, wobei die dritte Elektrode (45) und die vierte Elektrode (47) im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) erstrecken und zumindest teilweise zwischen dem Substrat (3) und der jeweiligen Detektionsstruktur (11, 13) und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur (11, 13) angeordnet sind.
  6. Drehratensensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (1) eine fünfte Detektionseinheit (33) zum Detektieren einer fünften Komponente der dritten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse (Z) und eine sechste Detektionseinheit (35) zum Detektieren einer sechsten Komponente der vierten Kraftwirkung im Wesentlichen parallel zu der dritten Achse (Z) umfasst, wobei die fünfte Detektionseinheit (33) mindestens eine fünfte Elektrode (49) umfasst, wobei die sechste Detektionseinheit (35) mindestens eine sechste Elektrode (51) umfasst, wobei die fünfte Elektrode (49) und die sechste Elektrode (51) im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) erstrecken und zumindest teilweise zwischen dem Substrat (3) und der jeweiligen Detektionsstruktur (17, 21) und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur (17, 21) angeordnet sind.
  7. Drehratensensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (1) eine siebte Detektionseinheit (37) zum Detektieren einer siebten Komponente der dritten Kraftwirkung im Sinne eines Drehmoments um eine Achse im Wesentlichen parallel zu der fünften Achse (X) und eine achte Detektionseinheit (39) zum Detektieren einer achten Komponente der vierten Kraftwirkung im Sinne eines Drehmoments um eine Achse im Wesentlichen parallel zu der fünften Achse (X) umfasst, wobei die siebte Detektionseinheit (37) mindestens eine siebte Elektrode (53) umfasst, wobei die achte Detektionseinheit (39) mindestens eine achte Elektrode (55) umfasst, wobei die siebte Elektrode (53) und die achte Elektrode (55) im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind und sich im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckungsebene (100) erstrecken und zumindest teilweise zwischen dem Substrat (3) und der jeweiligen Detektionsstruktur (17, 21) und/oder auf der dem Substrat abgewandten Seite der jeweiligen Detektionsstruktur (17, 21) angeordnet sind.
  8. Drehratensensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente und/oder die zweite Komponente und/oder die dritte Komponente und/oder die vierte Komponente und/oder die fünfte Komponente und/oder die sechse Komponente und/oder die siebte Komponente und/oder die achte Komponente kapazitiv und/oder piezoresistiv und/oder piezoelektrisch detektierbar sind.
DE102015213465.2A 2015-07-17 2015-07-17 Mehrachsiger Drehratensensor mit geteiltem zentralem Rotor Pending DE102015213465A1 (de)

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DE102015213465.2A DE102015213465A1 (de) 2015-07-17 2015-07-17 Mehrachsiger Drehratensensor mit geteiltem zentralem Rotor
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10466053B2 (en) 2017-04-04 2019-11-05 Invensense, Inc. Out-of-plane sensing gyroscope robust to external acceleration and rotation
DE102017219933A1 (de) 2017-11-09 2019-05-09 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor mit einem eine Haupterstreckungsebene aufweisenden Substrat, Herstellungsverfahren für einen Drehratensensor
US20230400303A1 (en) * 2022-06-13 2023-12-14 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Inertial navigation sensor with reduced footprint

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009027897A1 (de) 2009-07-21 2011-01-27 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Drehratensensor

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1291232C (zh) * 2003-07-18 2006-12-20 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种微型角速度传感器及其制作方法
DE102008043742A1 (de) * 2008-11-14 2010-05-20 Robert Bosch Gmbh Auswertelektronik für einen Drehratensensor
US8256290B2 (en) * 2009-03-17 2012-09-04 Minyao Mao Tri-axis angular rate sensor
IT1394007B1 (it) * 2009-05-11 2012-05-17 St Microelectronics Rousset Struttura microelettromeccanica con reiezione migliorata di disturbi di accelerazione
ITTO20091042A1 (it) * 2009-12-24 2011-06-25 St Microelectronics Srl Giroscopio integrato microelettromeccanico con migliorata struttura di azionamento
JP2011220997A (ja) * 2010-03-26 2011-11-04 Seiko Epson Corp 物理量検出素子、物理量検出装置、および電子機器
DE102010029634B4 (de) * 2010-06-02 2024-04-11 Robert Bosch Gmbh Drehratensensor
DE112011103124T5 (de) * 2010-09-18 2013-12-19 Fairchild Semiconductor Corporation Biegelager zum Verringern von Quadratur für mitschwingende mikromechanische Vorrichtungen
DE102011057081A1 (de) * 2011-12-28 2013-07-04 Maxim Integrated Products, Inc. Mikro-Drehratensensor und Verfahren zum Betreiben eines Mikro-Drehratensensors
CN102679967B (zh) * 2012-05-07 2014-12-10 上海交通大学 摇动质量块压电双轴微陀螺
CN103424110B (zh) * 2012-05-15 2015-08-05 中国科学院上海微***与信息技术研究所 微型角速度传感器
US9274136B2 (en) * 2013-01-28 2016-03-01 The Regents Of The University Of California Multi-axis chip-scale MEMS inertial measurement unit (IMU) based on frequency modulation
CN103438878A (zh) * 2013-09-15 2013-12-11 滕金燕 一种三轴微机械陀螺仪
EP2884229B1 (de) * 2013-09-30 2018-09-19 InvenSense, Inc. Mikrogefertigtes Gyroskop mit einem geführten Massesystem
US9689677B2 (en) * 2015-06-19 2017-06-27 Nxp Usa, Inc. MEMS device with common mode rejection structure

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009027897A1 (de) 2009-07-21 2011-01-27 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Drehratensensor

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