[发明专利]微机械弹簧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机械弹簧装置。此外，本发明涉及一种用于制造微 机械弹簧装置的方法。

背景技术

在微机械惯性传感器、即例如转速传感器、加速度传感器或者微镜这 样的具有可运动结构的传感器中，大多使用微机械弹簧，在微机械弹簧上 悬挂振动质量。除了其质量悬挂功能之外，这些弹簧悬挂装置常常也作为 机械的止挡使用，以便在过载时制动或者说限制运动进而避免例如弹簧断 裂这样的破坏。

过载情况可能由于外部的加速或者也由于旋转加速而出现。因为每个 惯性传感器也与分析电路连接，过载情况也可能由于静电力而出现，所述 静电力由于从外部施加的电压而有意或者无意地产生。

尽管这种做法、即将弹簧悬挂也作为机械止挡来使用被多次证明是可 行的，然而也总是存在以下事实：振动结构与固定连接上的结构的各种接 触代表一定风险的材料损耗。

例如，在具有数十kHz的谐振频率的转速传感器中，由于在少数几分 钟之内过高的驱动电压而可能发生数百万次止挡。

除了可能的颗粒形成和与之有关的、在电短路和机械短路方面的风险 之外，这样的材料损耗例如也可能导致机械地起作用的弹簧结构变薄进而 其机械刚性改变。在极端情况下，机械地起作用的弹簧结构也可能被分开。

图1a示出常规的微机械弹簧装置100，其具有两个相互平行地布置的 弹簧腿10、由氧化物材料构成的固定连接装置30和可运动的振动质量40。 在弹簧装置100普通运行时，两个弹簧腿10绝不应接触，相应地设计弹簧 腿10的宽度。

图1b画虚线表明地示出固定连接装置30和振动质量40之间的潜在接 触区域，其中，在该接触区域中示出固定连接装置30与可运动的质量40 的无意的相互碰撞。

图1c示出多次这种止挡的结果，其中，可看到，弹簧腿10在固定连 接装置30和可运动的质量40的区域中由于“尘埃磨损(Feinstaubabrieb)” 而明显变薄，这对于弹簧腿10来说是巨大的断裂危险并且可能意味着弹簧 装置100的重要的功能减损。尤其，由此产生机械上较软的弹簧腿10，所 述弹簧腿可能造成弹簧装置100的驱动频率降低。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种改进的微机械弹簧装置。

根据第一方面，该任务通过一种微机械弹簧装置解决，该弹簧装置具 有

-两个基本上相互平行地布置的弹簧腿；和

-至少一个止挡元件，该止挡元件布置用于阻止两个弹簧腿相互止 挡。

因此，借助于止挡元件，能够以有利的方式在质量相互止挡时不损坏 弹簧腿。借此提供有效的预防性措施，所述预防性措施使得能够在时间上 有限的故障运行中使弹簧装置不在关键性的部位上受损坏。

根据第二方面，该任务通过用于制造微机械弹簧装置的方法来解决， 该方法具有同时实施的步骤：

-构造两个相互平行地布置的弹簧腿；

-构造止挡元件，和

-这样布置止挡元件，使得因此可以阻止弹簧腿的相互止挡。

微机械弹簧装置和方法的有利拓展方案为从属权利要求的主题。

微机械弹簧装置的有利拓展方案的特征在于，止挡元件的宽度处于弹 簧装置头部尺寸的数量级上。以此方式，这样特定地确定止挡元件的尺寸， 使得可以阻止两个弹簧腿相互止挡。

微机械弹簧装置的另一种有利拓展方案的特征在于，止挡元件与弹簧 装置整体地构成。以此方式促进止挡元件的技术简单的制造，所述止挡元 件因此可以在与整个弹簧装置相同的生产过程中制成。

弹簧装置的另一种有利拓展方案的特征在于，所述止挡元件布置在弹 簧腿的区域之外。由此可以阻止弹簧腿的损坏。

弹簧装置的另一种有利的拓展方案的特征在于，所述止挡元件布置在 用于弹簧腿的保持装置上。由此，虽然弹簧腿的保持装置可以相互止挡并 且由此引起止挡元件的一定的有意的损坏，但是，弹簧腿保持不受该损坏 影响。在止挡情况下，以此方式在最大程度上避免弹簧腿的材料损耗。

弹簧装置的另一种有利的拓展方案设置，止挡元件尽可能大面积地构 成。以此方式可以使作用到止挡元件上的力作用均匀，从而可以使止挡的 次数最大。