專利名稱:慣性傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種慣性傳感器、尤其是具有平行彈簧的慣性傳感器。
背景技術(shù):
這樣的慣性傳感器是已知的。它們通常包括一個(gè)經(jīng)穿孔的可運(yùn)動(dòng)的襯底,該襯底借助兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧與襯底連接。在此,兩個(gè)扭轉(zhuǎn)彈簧以它們的縱向軸線為參照共線地設(shè)置。即尤其是兩個(gè)縱向軸線沿著一個(gè)共同的線延伸。在慣性傳感器相對(duì)于襯底平面豎直偏移時(shí),在彈簧中產(chǎn)生顯著的機(jī)械應(yīng)力。在此,具有較短彈簧長(zhǎng)度的彈簧比具有較長(zhǎng)的彈簧長(zhǎng)度的彈簧具有更大的機(jī)械應(yīng)力。
也希望的是,為了在相同的彈簧寬度時(shí)減少機(jī)械應(yīng)力,使彈簧長(zhǎng)度最大化。但是, 由于扭轉(zhuǎn)彈簧的共線布置,這一點(diǎn)僅能受限地實(shí)現(xiàn),因?yàn)樵趶椈傻目v向端部上擺桿作為限界元件作用,其中,在彈簧的另一個(gè)端部上第二彈簧或襯底連接裝置作為限界元件作用。
發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的任務(wù)可以在于,提供一種慣性傳感器,其中彈簧中的機(jī)械應(yīng)力在豎直過(guò)載時(shí)被減小。該任務(wù)借助獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。有利的設(shè)計(jì)方案是各個(gè)從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)一個(gè)方面提供一種慣性傳感器,其具有襯底和擺桿。在此,擺桿借助彈簧裝置與襯底連接。彈簧裝置包括至少兩個(gè)彈簧,這些彈簧將擺桿懸掛在襯底上。擺桿就此而言懸掛在襯底上。在此,兩個(gè)彈簧以他們的縱向軸線為參照相互錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。在本發(fā)明的意義上,縱向軸線是彈簧的軸線,該軸線相應(yīng)于它們的最大膨脹尺寸的方向。在本發(fā)明的意義上,縱向端部表示以縱向軸線為參照的彈簧端部。豎直以襯底平面為參照定義。為了更清楚,如下地定義x、y、z坐標(biāo)系。X和y軸位于襯底平面中。z軸垂直于襯底平面延伸。共線尤其是意味著在一個(gè)共同的線上延伸。兩個(gè)彈簧以它們的縱向軸線為參照相互錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置,由此它們不再作為相互限界的元件作用并且由此能夠至少在一個(gè)方向上延長(zhǎng),而它們不會(huì)相互碰撞或解除。由此能夠與現(xiàn)有技術(shù)相比增大彈簧長(zhǎng)度,當(dāng)彈簧豎直偏移時(shí),這以有利的方式導(dǎo)致彈簧中的機(jī)械應(yīng)力較小。也就是說(shuō),按本發(fā)明的慣性傳感器以有利的方式經(jīng)受住在豎直方向上的較大的機(jī)械加速力。根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式,慣性傳感器構(gòu)成為微機(jī)械的慣性傳感器。微機(jī)械的慣性傳感器尤其是借助相應(yīng)的微機(jī)械的制造方法例如蝕刻和/或平版印刷方法和/或電流方法和/或光刻方法構(gòu)成。優(yōu)選地,襯底是硅晶片。按照一種優(yōu)選的實(shí)施方式,慣性傳感器構(gòu)成為加速度傳感器。根據(jù)另一種實(shí)施方式,擺桿構(gòu)成為經(jīng)穿孔的擺桿。在本發(fā)明的意義中,經(jīng)穿孔尤其是意味著擺桿具有至少一個(gè)孔,流體能夠流動(dòng)或流過(guò)該孔。流體可以例如是蝕刻流體、尤其是蝕刻氣體或蝕刻液體。由于穿孔,流體可以以有利的方式作用位于擺桿下方,即在襯底和擺桿之間的元件上。尤其地,流體作用在襯底本身上。穿孔可以具有多個(gè)孔,這些孔優(yōu)選設(shè)置成一個(gè)網(wǎng)柵中。根據(jù)另一種實(shí)施方式,也可以設(shè)置超過(guò)兩個(gè)彈簧。例如,可以設(shè)置四個(gè)彈簧。由此引起特別穩(wěn)定但又彈性的懸掛。這些彈簧共同地優(yōu)選構(gòu)成為扭轉(zhuǎn)彈簧。尤其地,這些彈簧構(gòu)成板式彈簧。這些彈簧可以例如相同地或不同地構(gòu)成。在另一種實(shí)施方式中,彈簧裝置具有至少一個(gè)與襯底連接的懸掛塊,至少一個(gè)彈簧固定在該懸掛塊上。彈簧可以優(yōu)選也與懸掛塊連接。尤其地,彈簧的一個(gè)縱向端部固定在或連接在懸掛塊上。彈簧的另一個(gè)縱向端部?jī)?yōu)選固定或連接在擺桿上。尤其地,在懸掛塊上也可以固定或連接兩個(gè)或多于兩個(gè)彈簧。例如也可以構(gòu)成多個(gè)懸掛塊、尤其是三個(gè)或四個(gè)懸掛塊。懸掛塊優(yōu)選與襯底一體地構(gòu)成。懸掛塊可以例如相對(duì)于彈簧的縱向軸線相互錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。因此,彈簧的長(zhǎng)度以有利的方式僅由懸掛塊-擺桿距離、即尤其是由懸掛塊-擺桿距離的長(zhǎng)度限制并且不附加地通過(guò)另一個(gè)懸掛塊限制。在偶數(shù)數(shù)量的懸掛塊時(shí),它們可以優(yōu)選成對(duì)并排地設(shè)置。在四個(gè)懸掛塊時(shí),兩對(duì)可以優(yōu)選點(diǎn)對(duì)稱地構(gòu)成。在奇數(shù)數(shù)量的懸 掛塊時(shí),它們例如可以軸線對(duì)稱地設(shè)置,其中,對(duì)稱軸線平行于彈簧的縱向軸線延伸。懸掛塊上的其上固定彈簧或與彈簧連接的區(qū)域也可以稱為彈簧連接裝置。懸掛塊上的與襯底連接的區(qū)域也可以稱為襯底連接裝置。襯底可以尤其是也稱為陸地,使得襯底連接裝置也可以稱為陸地連接裝置。根據(jù)另一種實(shí)施方式,這些彈簧至少部分搭接地并排地設(shè)置。優(yōu)選地,彈簧平行并排地設(shè)置。相應(yīng)的慣性傳感器也可以稱為具有平行彈簧的慣性傳感器。在偶數(shù)數(shù)量的彈簧時(shí),它們也可以成對(duì)并排地平行延伸地設(shè)置。這些彈簧對(duì)也可以稱為交叉的雙彈簧。因此能夠以有利的方式引起顯著高的扭轉(zhuǎn)剛度,因?yàn)檫@些彈簧同樣在z方向上承受彎曲,而不是僅承受扭轉(zhuǎn)。尤其地借助對(duì)兩個(gè)雙彈簧相互之間和/或與擺桿的旋轉(zhuǎn)軸線的距離的相應(yīng)匹配能夠以有利的方式引起改變的扭轉(zhuǎn)剛度,而不改變其它的幾何參數(shù)。根據(jù)另一種實(shí)施方式,擺桿以所述擺桿的一個(gè)借助所述彈簧的縱向軸線限定的在擺桿平面中構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)軸線為參照非對(duì)稱地懸掛在所述襯底上。在垂直于襯底平面偏移時(shí),該非對(duì)稱的懸掛以有利的方式引起擺桿的傾斜。擺桿的質(zhì)量分布尤其是相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線是非對(duì)稱的。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式,在襯底上與擺桿相對(duì)置地設(shè)置至少一個(gè)電極,所述電極與擺桿構(gòu)成一個(gè)用于電容地檢測(cè)擺桿偏移的電容器。在另一種實(shí)施方式中,在襯底上設(shè)置至少兩個(gè)電極,其中,這些電極與擺桿相對(duì)置地設(shè)置。每個(gè)電極與擺桿成形一個(gè)電容器,使得兩個(gè)電極與擺桿一起形成一個(gè)差動(dòng)式電容器。這樣的差動(dòng)式電容器以有利的方式具有特別線性的特性。擺桿尤其可以位于電勢(shì)CM上并且尤其是兩個(gè)電極可以位于電勢(shì)Cl或電勢(shì)C2上。在擺桿偏移時(shí),電容器中的相應(yīng)的電容量改變,使得借助對(duì)電容器的相應(yīng)分析處理能夠檢測(cè)擺桿的偏移,由此以有利的方式能夠求出施加在擺桿上的加速度。電極也可以稱為檢測(cè)電極。優(yōu)選地,設(shè)置檢測(cè)電極,它們能夠檢測(cè)x、y平面中在X和/或y方向上的加速度。電極優(yōu)選構(gòu)成為條形的電極或條狀電極。根據(jù)另一種實(shí)施方式也可以構(gòu)成多于兩個(gè)電極,尤其是可以構(gòu)成三個(gè)、優(yōu)選四個(gè)、特別是五個(gè)、例如六個(gè)電極。由此能夠執(zhí)行特別靈敏的電容測(cè)量。根據(jù)另一種實(shí)施方式,構(gòu)成用于限制擺桿偏移的止擋。止擋以有利的方式引起擺桿偏移被這樣地限制,使得彈簧裝置的機(jī)械應(yīng)力位于預(yù)先確定的值之下,該預(yù)先確定的值等于慣性傳感器或彈簧裝置可能損壞的值。尤其地,止擋限制平行于襯底延伸的擺桿偏移。例如也可以構(gòu)成多個(gè)止擋。根據(jù)另一種實(shí)施方式,擺桿具有一個(gè)空槽,彈簧裝置設(shè)置在該空槽中。在此尤其是空槽的對(duì)稱中心不同于擺桿的對(duì)稱中心,使得由此以有利的方式能夠?qū)崿F(xiàn)非對(duì)稱的懸掛。在另一種實(shí)施方式中,慣性傳感器構(gòu)成為多通道的慣性傳感器、尤其是多通道的加速度傳感器。
本發(fā)明在下面根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例參照附圖詳細(xì)闡述。在此示出 圖I示出已知的慣性傳感器的俯視圖;圖2示出按本發(fā)明的慣性傳感器的示意視圖;圖3示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器的俯視圖;圖4示出按本發(fā)明的慣性傳感器的側(cè)視圖;圖5示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器的俯視圖;圖6示出圖5的慣性傳感器的一部分的放大視圖;圖7示出圖6的慣性傳感器的一部分的放大視圖;圖8示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器的俯視圖;圖9示出圖8的慣性傳感器的一部分的放大視圖;圖10示出圖9的慣性傳感器的一部分的放大視圖;圖11示出具有和不具有能量?jī)?yōu)化止擋的按本發(fā)明的慣性傳感器的一部分的相應(yīng)俯視圖;圖12示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器的俯視圖;圖13示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器的俯視圖;圖14示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器的俯視圖;圖15示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器的俯視圖;和圖16示出具有檢測(cè)電極的圖15的慣性傳感器。在下面對(duì)于相同的特征使用相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖I示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的慣性傳感器101的俯視圖。慣性傳感器101包括四角形的襯底103,在該襯底上構(gòu)成一個(gè)用于兩個(gè)彈簧107、109的彈簧懸掛塊105。與襯底103平行地構(gòu)成一個(gè)經(jīng)穿孔的擺桿111,該擺桿具有空槽113。彈簧懸掛塊105和兩個(gè)彈簧107和109設(shè)置在空槽113中。在此,兩個(gè)彈簧107、109以它們的縱向軸線為參照共線地設(shè)置。即尤其是兩個(gè)縱向軸線在一個(gè)共同的線上延伸。彈簧107以其第一端部107a固定在彈簧懸掛塊105上。彈簧107的另一個(gè)縱向端部107b與擺桿11連接。類似地,彈簧109也具有第一縱向端部109a,該第一端部固定在彈簧懸掛塊105上。彈簧109的第二縱向端部109b與擺桿111連接。通過(guò)附圖標(biāo)記115還標(biāo)出兩個(gè)機(jī)械止擋,它們可以限制擺桿111的側(cè)向偏移,即尤其是在X、y平面中的偏移。因?yàn)橛捎趦蓚€(gè)彈簧107、109的共線布置,兩個(gè)縱向端部107a、109a在彈簧107、109的可能的延長(zhǎng)上相互阻礙,所以兩個(gè)彈簧107、109的各自的長(zhǎng)度通過(guò)在彈簧懸掛塊105與第二縱向端部107b和109b在擺桿111上的固定區(qū)域之間的距離的長(zhǎng)度限制。就此而言,在豎直偏移時(shí),即在z方向上偏移時(shí),在彈簧107、109中出現(xiàn)顯著的機(jī)械應(yīng)力,這可能導(dǎo)致彈簧斷裂,其中,襯底平面位于X、y平面中。圖2示出包括襯底203的按本發(fā)明的慣性傳感器201。另外,形成彈簧裝置205,該彈簧裝置將襯底203與擺桿207連接。彈簧裝置205具有兩個(gè)彈簧209a、209b。彈簧209a、209b的各自的縱向軸線通過(guò)附圖標(biāo)記211a、211b表示。如明顯可看出的那樣,兩個(gè)彈簧209a、209b以其縱向軸線211a、211b為參照相互錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。由此以有利的方式實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)彈簧209a、209b在縱向上不再相互阻礙,由此能夠以有利的方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)在彈簧209a、209b的縱向上的較大的延長(zhǎng)。因此,可以顯著減少在彈簧209a、209b豎直偏移時(shí)彈簧209a、209b中的機(jī)械應(yīng)力。豎直在此尤其是意味著垂直于縱向軸線211a、211b。在豎直過(guò)載時(shí),機(jī)械應(yīng)力以有利的方式被限制,這避免了彈簧斷裂。在一種未不出的實(shí)施方式中,也可以設(shè)置多于兩個(gè)彈簧。在另一種未不出的實(shí)施方式中,慣性傳感器構(gòu)成為微機(jī)械的慣性傳感器。優(yōu)選地,在另一種未示出的實(shí)施方式中,慣性傳感器構(gòu)造為加速度傳感器、尤其是微機(jī)械的加速度傳感器。彈簧優(yōu)選構(gòu)成為扭轉(zhuǎn)彈簧或板式彈簧。圖3示出包括襯底303的按本發(fā)明的另一個(gè)慣性傳感器301。在襯底303上設(shè)有兩個(gè)懸掛塊305、307。另外,構(gòu)成兩個(gè)彈簧309和311。與襯底303平行地構(gòu)成一個(gè)經(jīng)穿孔的擺桿312,擺桿具有空槽314。懸掛塊305和307與彈簧309和311設(shè)置在空槽314中??詹?14的對(duì)稱中心不同于擺桿312的對(duì)稱中心,使得擺桿312具有一個(gè)非對(duì)稱的質(zhì)量分布。彈簧309在其一個(gè)縱向端部309a上與經(jīng)穿孔的擺桿312連接。另一個(gè)縱向端部309b固定在懸掛塊305上。類似地,彈簧311的一個(gè)縱向端部311a與擺桿312固定。彈簧311的另一個(gè)縱向端部311b固定在懸掛塊307上。如圖3明顯看到,兩個(gè)彈簧309和311以其縱向軸線為參照相互錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置并且能夠選擇得比彈簧共線設(shè)置時(shí)更長(zhǎng),縱向軸線在y方向上延伸。通過(guò)附圖標(biāo)記313還標(biāo)出兩個(gè)用于限制擺桿312的偏移的止擋。圖4示出在y方向?qū)Π幢景l(fā)明的慣性傳感器401的側(cè)視圖。因?yàn)樵趫D4中示出的視圖是側(cè)視圖,所以彈簧未被示出。出于清楚的考慮,擺桿312的穿孔也未繪出。擺桿312在z軸的方向上膨脹尺寸以H表示作為高度。附圖標(biāo)記401表示陸地連接裝置。附圖標(biāo)記403表示彈簧連接裝置。在襯底303上設(shè)有兩個(gè)電極405、407,使得它們與擺桿312相對(duì)置。這兩個(gè)電極405和407并排地設(shè)置在襯底303上,其中,陸地連接裝置位于兩個(gè)電極405和407之間。兩個(gè)電極407、409分別位于電勢(shì)Cl和C2上。擺桿312位于電勢(shì)CM上。兩個(gè)電極407和409和擺桿312就此而言形成差動(dòng)式電容器。
當(dāng)慣性傳感器401在z方向上、即垂直于襯底平面或擺桿平面加速時(shí),擺桿在z方向上傾斜。差動(dòng)式電容器的電容量改變,這可以被檢測(cè)到,使得能夠以有利的方式相應(yīng)地求出加速度。圖5示出包括襯底503和經(jīng)穿孔的擺桿505的按本發(fā)明的另一個(gè)慣性傳感器501的俯視圖,該擺桿具有空槽507。在空槽507中設(shè)有兩個(gè)各具有一個(gè)彈簧513和515的懸掛塊509和511。彈簧513具有第一縱向端部513a和第二縱向端部513b。類似地,彈簧515具有第一縱向端部515a和第二縱向端部515b。第一縱向端部5153a和515a固定在懸掛塊511或懸掛塊509上。第二縱向端部513b和515b固定在經(jīng)穿孔的擺桿505上。附圖標(biāo)記517表示陸地連接裝置。通過(guò)附圖標(biāo)記519示出兩個(gè)止擋。彈簧513和515的縱向軸線相互平行地在I方向上延伸,但是在X方向上相對(duì)彼此錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。圖6示出圖5中的以字母“A”標(biāo)出的區(qū)域的放大視圖。圖7示出圖6中的以字母“B”標(biāo)出的區(qū)域的放大視圖。 圖8示出另一個(gè)按本發(fā)明的慣性傳感器801的俯視圖。出于清楚的考慮,襯底503沒(méi)有示出。在圖8中通過(guò)字母“A”標(biāo)出的區(qū)域在圖9中放大地被示出。圖9中的通過(guò)字母“B”標(biāo)出的區(qū)域在圖10中放大地被示出。圖11在左圖中示出按本發(fā)明的具有兩個(gè)能量?jī)?yōu)化止擋1103和1105的慣性傳感器1101的部分視圖。在圖11的右圖中示出另一個(gè)按本發(fā)明的沒(méi)有這樣的能量?jī)?yōu)化止擋1103和1105的慣性傳感器1107的部分視圖。出于清楚的考慮,在這兩個(gè)圖中沒(méi)有繪出襯底。兩個(gè)能量?jī)?yōu)化止擋1103和1105設(shè)置在懸掛塊509或511的在y方向上面向擺桿505的端部區(qū)域中并且分別包括多個(gè)平行設(shè)置的具有高彈簧常數(shù)的彈簧1109,使得彈簧1109具有高的剛度。這些彈簧1109可以尤其是具有相同或不同的彈簧常數(shù)。在止擋1103和1105的在y方向上面向擺桿505的端部區(qū)域中分別構(gòu)成梳狀形式的接觸凸起1111。在接觸凸起1111之間的空位中設(shè)置另外的接觸凸起1113,它們與擺桿505連接。當(dāng)擺桿505在X、y平面中足夠大地偏移時(shí),接觸凸起1111和1113相互接觸或觸碰。它們形成接觸區(qū)域。擺桿505的進(jìn)一步偏移被阻止。擺桿505的運(yùn)動(dòng)在此借助彈簧1109吸收,使得以有利的方式減少了懸掛塊509和511的機(jī)械應(yīng)力。圖12示出按本發(fā)明的慣性傳感器1201的另一個(gè)實(shí)施方式的俯視圖。慣性傳感器1201包括一個(gè)具有四角形空槽1205的經(jīng)穿孔的擺桿1203,其中,空槽1205的對(duì)稱中心不同于擺桿1203的對(duì)稱中心。擺桿1203因此具有非對(duì)稱的質(zhì)量分布。在空槽1205中構(gòu)成四個(gè)懸掛塊1207a、1207b、1207c和1207d,它們與設(shè)置在擺桿1203下方的襯底(未示出)連接。在此,懸掛塊1207a和1207b以及1207c和1207d相互成對(duì)地設(shè)置,其中,這兩個(gè)對(duì)在空槽1205中相對(duì)于空槽1205的對(duì)稱中心以點(diǎn)對(duì)稱的方式設(shè)置。另外各一個(gè)彈簧1209、1211、1213 和 1215 通過(guò)第一縱向端部 1209a、1211a、1213a和1215a固定在懸掛塊1207a、、1207b、1207c和1207d上。第二縱向端部1209b、1211b、1213b和1215b固定在擺桿上,其中,彈簧1209、1211、1213和1215在y方向上延伸地平行于四角形空槽1205的兩側(cè)構(gòu)成。彈簧1209和1211以及彈簧1213和1215尤其是形成兩個(gè)交叉的雙彈簧。圖13示出按本發(fā)明的慣性傳感器1301的另一個(gè)實(shí)施方式的俯視圖。與圖12的慣性傳感器1201不同,在空槽1205中僅設(shè)有三個(gè)懸掛塊1207a、b和C。兩個(gè)懸掛塊1207a和1207b設(shè)置在四角形空槽1205的兩個(gè)角中的上端部上。第三懸掛塊1207c中心地設(shè)置在空槽1205的下端部上。同樣構(gòu)成四個(gè)彈簧1209、1211、1213和1215,這些彈簧類似于圖12以它們的兩個(gè)縱向端部固定在懸掛塊或擺桿1203上。在此,各一個(gè)彈簧1211和1213以它們各自的縱向端部1211a和1213a固定在懸掛塊1207c的兩側(cè)上。在此兩個(gè)彈簧1209和1211以及彈簧1213和1215也形成兩個(gè)交叉的雙彈簧,但是它們以空槽1205的對(duì)稱軸線為參照在γ方向上軸線對(duì)稱地相互設(shè)置。兩個(gè)交叉的雙彈簧相互平行地延伸,即它們并排設(shè)置,由此能夠以有利的方式實(shí)現(xiàn)明顯提高的扭轉(zhuǎn)剛度,因?yàn)閺椈赏瑯釉趜方向上承受彎曲,而不是僅承受扭轉(zhuǎn)。在此能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)雙彈簧的如在圖12中所示點(diǎn)對(duì)稱的且如在圖13中所示軸線對(duì)稱的布置。通過(guò)兩個(gè)雙彈簧相互之間和/或與擺桿1203的旋轉(zhuǎn)軸線的距離的匹配,能夠以有利的方式引起扭轉(zhuǎn)剛度,而不改變其它的幾何參數(shù)。在增大的距離(參見(jiàn)圖14)時(shí),其中距離借助兩個(gè)箭頭以附圖標(biāo)記1401表示,彈簧1209、1211、1213和1215在z方向上的必須的 彎曲在擺桿1205的扭轉(zhuǎn)角度相同時(shí)增加,使得彈簧裝置的合成的扭轉(zhuǎn)剛度同樣增加。相應(yīng)地,在兩個(gè)雙彈簧相互之間的距離縮小時(shí),總扭轉(zhuǎn)剛度縮小(參見(jiàn)圖15)。X方向上的剛度獨(dú)立于距離的改變。這些在圖12至15中示出的慣性傳感器以有利的方式特別適合于傳感器、尤其是加速度傳感器,其除了在z方向上的加速度外也應(yīng)當(dāng)檢測(cè)在x、y平面中的橫向加速度(見(jiàn)圖16)。通過(guò)雙彈簧的距離和彈簧本身的幾何結(jié)構(gòu)、尤其是彈簧長(zhǎng)度和/或彈簧寬度和/或彈簧高度的改變,能夠以有利的方式相互獨(dú)立地匹配在X、y平面中在X方向和/或y方向上的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。圖16示出圖15的慣性傳感器,其在此構(gòu)成加速度傳感器1600。通過(guò)附圖標(biāo)記1601表示電極,這些電極檢測(cè)在X、y平面中在X方向上的加速度。電極1601可以尤其是也稱為X通道檢測(cè)電極。電極1601相互平行地在γ方向上設(shè)置在空槽1205中,其中,電極1601對(duì)在此尤其是構(gòu)成電容器。通常X通道檢測(cè)電極也可以稱為橫向電極。通過(guò)附圖標(biāo)記1603表示兩個(gè)用于檢測(cè)z方向上的加速度的條形檢測(cè)電極。檢測(cè)電極1603也可以稱為Z通道檢測(cè)電極。兩個(gè)檢測(cè)電極1603類似于圖4地設(shè)置在襯底上并且與擺桿1203相對(duì)置,使得構(gòu)成一個(gè)差動(dòng)式電容器。當(dāng)擺桿在z方向上傾斜時(shí),差動(dòng)式電容器的電容量改變,使得由此能夠執(zhí)行z加速度的確定。在圖16中示出的慣性傳感器構(gòu)成為2通道加速度傳感器,因?yàn)樗軌虿粌H檢測(cè)X方向上的而且檢測(cè)z方向上的加速度。在一種未示出的實(shí)施方式中,可以構(gòu)成另外的橫向電極,使得還能夠附加地檢測(cè)y方向上的加速度。在這種情況中,慣性傳感器構(gòu)成為3通道加速度傳感器。綜上所述,本發(fā)明尤其是提供以下可能性,減少在過(guò)載時(shí)加速度傳感器、尤其是微機(jī)械的加速度傳感器的扭轉(zhuǎn)彈簧中的機(jī)械應(yīng)力,使得以有利的方式避免彈簧斷裂。
權(quán)利要求
1.慣性傳感器(201),其具有襯底(203)和擺桿(207),所述擺桿借助彈簧裝置(205)與所述襯底(203 )連接,其中,所述彈簧裝置(205 )具有至少兩個(gè)用于將所述擺桿(207 )懸掛在所述襯底(203)上的彈簧(209a,209b),其特征在于,這兩個(gè)彈簧(209a,209b)以它們的縱向軸線(211a,211b)為參照相互錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的慣性傳感器(201),其特征在于,所述彈簧裝置(205)具有至少一個(gè)與所述襯底(203 )連接的懸掛塊(305,307 ),至少一個(gè)彈簧(209a, 209b )固定在所述懸掛塊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的慣性傳感器(201),其特征在于,構(gòu)成多個(gè)懸掛塊(305,307)并且在每個(gè)懸掛塊(305,307 )上固定至少一個(gè)彈簧(209a, 209b )。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,所述彈簧(209a,209b)至少部分搭接并排地、尤其是平行并排地設(shè)置。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,以所述擺桿的一個(gè)借助所述彈簧的縱向軸線(211a,211b)限定的在擺桿平面中構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)軸線為參照,所述擺桿(207)非對(duì)稱地懸掛在所述襯底(203)上。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,至少一個(gè)電極與所述擺桿(207 )相對(duì)置地設(shè)置在所述襯底(203 )上,該電極與所述擺桿(207 )形成一個(gè)用于電容地檢測(cè)所述擺桿(207)的偏移的電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的慣性傳感器(201),其特征在于,至少兩個(gè)電極(407,409)與所述擺桿(207)相對(duì)置地設(shè)置在所述襯底(203)上以形成差動(dòng)式電容器。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,構(gòu)成一用于限制擺桿偏移的止擋(313)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,所述擺桿(207)具有空槽(314),所述彈簧裝置(205)設(shè)置在所述空槽中。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,所述慣性傳感器(201)構(gòu)成為微機(jī)械的慣性傳感器。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,所述慣性傳感器(201)構(gòu)成為加速度傳感器。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的慣性傳感器(201),其特征在于,所述慣性傳感器(201)構(gòu)成為多通道的慣性傳感器、尤其是多通道的加速度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種慣性傳感器(201),其具有襯底(203)和擺桿(207),所述擺桿借助彈簧裝置(205)與所述襯底(203)連接,其中,所述彈簧裝置(205)具有至少兩個(gè)用于將所述擺桿(207)懸掛在所述襯底(203)上的彈簧(209a,209b),其中,這兩個(gè)彈簧(209a,209b)以它們的縱向軸線(211a,211b)為參照相互錯(cuò)開(kāi)地設(shè)置。
文檔編號(hào)G01P15/125GK102798733SQ20121016661
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者G-N-C·烏爾希里, F·菲舍爾, L·特夫耶, C·格克勒 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司