專利名稱：用于制造壓力傳感器裝置的方法以及壓力傳感器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造壓力傳感器裝置的方法，其中，壓力傳感器裝置配有一個帶有壓力傳感器的傳感器殼體兀件和一個基本殼體兀件，傳感器殼體兀件和基本殼體兀件具有連續(xù)的、接收壓力傳感器的空槽并且相互焊接。本發(fā)明還涉及一種壓力傳感器裝置。
背景技術：
開頭提到類型的方法是由現(xiàn)有技術已知的。壓力傳感器裝置首先多件式地存在。為了制造壓力傳感器裝置，制造帶有壓力傳感器的傳感器殼體元件和基本殼體元件。不僅傳感器殼體元件而且基本殼體元件具有空槽。在此可以規(guī)定，傳感器殼體元件的空槽是盲空槽，即不是完全穿過傳感器殼體元件。而通常規(guī)定，基本殼體元件的空槽完全穿過基本殼體元件。接著這樣地設置傳感器殼體元件和基本殼體元件，使得基本殼體元件的空槽與傳感器殼體元件的空槽對齊，從而形成連續(xù)的空槽。在此，壓力傳感器設置在傳感器殼體元件的空槽中。周圍環(huán)境至壓力傳感器的壓力作用連接通過連續(xù)的空槽建立。在傳感器殼體元件和基本殼體元件對齊從而存在連續(xù)的空槽之后，將傳感器殼體元件和基本殼體元件相互焊接。這可以例如借助激光焊接、電阻焊接或電子束焊接進行。在此通常在基本殼體元件或傳感器殼體元件的連接區(qū)域(在該連接區(qū)域中接下來出現(xiàn)焊縫)中設置焊池保險裝置，以便避免在焊接期間材料可以進入到空槽中。焊池保險裝置在此由基本殼體元件或者說傳感器殼體元件的空槽的縮小部構成。此外，通過焊接形成在焊縫上或者說在焊縫根部上的缺口。由此出現(xiàn)的缺口應力集中效應降低了焊接連接部的穩(wěn)定性并且由此降低整個壓力傳感器裝置的穩(wěn)定性。除了缺口應力集中效應還出現(xiàn)以下情況由焊池保險裝置在傳感器殼體元件和基本殼體元件的剛度突變將附加的剪切應力強加到焊縫或者說焊接連接部上。尤其是當對于傳感器殼體元件和/或基本殼體元件使用高調制鋼時，焊接連接部附加地通過在焊接時出現(xiàn)的熔液被削弱。因此由現(xiàn)有技術已知的用于制造壓力傳感器裝置的方法僅僅適合用于制造用于確定壓力范圍的壓力傳感器。已知的例如是，通過這樣制成的壓力傳感器裝置能夠測量高達2400巴的標稱壓力。如果傳感器殼體元件或基本殼體元件的幾何形狀在壓力傳感器裝置的更高的抗壓強度方面被優(yōu)化，那么這始終具有以下效果，即焊接更難于執(zhí)行。在僅僅針對高的抗壓強度設計的傳感器殼體元件或者說基本殼體元件中，焊接通常完全不可實現(xiàn)。 傳感器殼體元件和基本殼體元件的幾何形狀因此可以始終僅僅是在可制造性和抗壓強度之間的折衷。對于現(xiàn)有技術應當說明例如EP 1518099B1。它描述了用于壓力測量的裝置，其中，不銹鋼制成的壓力測量單元與連接接管焊接。

發(fā)明內容
相對于現(xiàn)有技術，具有權利要求I的特征的用于制造壓力傳感器裝置的方法具有優(yōu)點，即制成的壓力傳感器裝置可用于測量更高的壓力，尤其是超過2400巴的壓力。這按本發(fā)明實現(xiàn)，其方式是在焊接之后在焊接連接部的區(qū)域中通過材料切除增大基本殼體元件和/或傳感器殼體元件的空槽。以該方式能夠減少在焊接連接部中在壓力傳感器裝置被加載壓力時出現(xiàn)的應力。同時保持獲得傳感器殼體元件和基本殼體元件的分開，這在制造上提供了成本優(yōu)點。在上下文中應當注意，單件式的壓力傳感器裝置的制造是非常費勁的，因為壓力傳感器必須直接地施加到單件式的壓力傳感器裝置上。此外在壓力傳感器裝置的多件式實施方式中可以對于傳感器殼體元件或者基本殼體元件使用不同的材料。以該方式能夠節(jié)省其它成本并且對于部件的各個任務優(yōu)化該材料。尤其地，傳感器殼體元件的材料必須具有非常高的純度，而用于基本殼體元件的材料應當非常硬。在由現(xiàn)有技術已知的用于制造壓力傳感器裝置的方法中在制造焊接連接部時必須一定要維持確定的焊入深度。因此設置焊池保險裝置。焊池保險裝置這樣地阻礙焊透，即焊接連接部的制造，使得焊接連接部抓住空槽的內壁。該限制在按本發(fā)明的方法中不存在。此外，傳感器殼體元件和/或基本殼體元件的幾何形狀可以無限制地在焊接連接部的制造方面被優(yōu)化，而不必首先顧及制成的壓力傳感器裝置的抗壓強度。這些優(yōu)點通過在焊接之后進行的材料切除實現(xiàn)。在此，材料切除在制成的焊接連接部的區(qū)域中進行，使得基本殼體元件和/或壓力傳感器裝置的空槽被增大。在此例如可 以通過材料切除來去除設置在傳感器殼體元件和/或基本殼體元件中的焊池保險裝置。尤其是在焊透時在焊接連接部的表面上、即在空槽內壁上出現(xiàn)的熱裂紋也可以通過材料切除而被去掉。材料切除在此這樣地進行，使得傳感器殼體元件和/或基本殼體元件的幾何形狀在焊接之后在壓力傳感器裝置的抗壓強度方面被優(yōu)化。這意味著，優(yōu)選在材料切除之后在焊接連接部的區(qū)域中不再有連續(xù)的空槽的直徑改變部。尤其是在焊接連接部的區(qū)域中在理想情況下設有恒定的空槽尺寸。即存在柱形的、特別優(yōu)選圓柱形的空槽。通過按本發(fā)明的方法能夠不僅以簡單的方式和方法由多個待焊接的元件制造壓力傳感器裝置，而且能夠獲得設計用于高壓的壓力傳感器裝置。本發(fā)明的擴展構型規(guī)定，在材料切除時切除焊池保險裝置和/或焊接連接部的一部分。如上已經所述，通過材料切除增大連續(xù)的空槽的尺寸。在此可以至少部分地切除焊池保險裝置。附加地或替代地也可以切除焊接連接部的一部分，尤其是切除抓住空槽的內壁或者焊池保險裝置的那部分。本發(fā)明的擴展構型規(guī)定，焊接從傳感器殼體元件和基本殼體元件的外側進行。即首先將傳感器殼體元件和基本殼體元件這樣地相對彼此設置，使得由各個空槽形成一個連續(xù)的空槽。優(yōu)選地，傳感器殼體元件和基本殼體元件的空槽在此同軸地設置。接下來從壓力傳感器裝置的外側出發(fā)執(zhí)行焊接。在此可以調節(jié)確定的焊入深度，即這樣的深度，焊接連接部以該深度進入到傳感器殼體元件和基本殼體元件的材料中。特別優(yōu)選的是，制造一個徑向連續(xù)的焊接連接，即焊透傳感器殼體元件和基本殼體元件的材料。以該方式能夠制造非常穩(wěn)定的焊接連接。本發(fā)明的一種擴展構型規(guī)定，焊接連接部被制造成抓住所述空槽的內壁和/或焊池保險裝置。尤其是當應當焊透傳感器殼體元件和基本殼體元件的材料時，焊接連接部被制造為抓住空槽的內壁和/或焊池保險裝置。在這種情況中，焊接連接部在軸向方向上從壓力傳感器裝置的外壁延伸直到空槽的內壁。焊透可以通過或不通過焊池保險裝置設置。如果設有焊池保險裝置，那么也可以規(guī)定，焊接連接部不是連續(xù)地制造，而是僅僅這樣地制造，使得焊接連接部在徑向上從外壁延伸直到焊池保險裝置。以該方式能夠制造可靠的且安全的焊接連接部。但是如上所述那樣，焊池保險裝置破壞壓力傳感器裝置的抗壓強度。但是該破壞通過在焊接連接部的區(qū)域中的材料切除被排除。
本發(fā)明的擴展構型中規(guī)定，傳感器殼體元件和基本殼體元件由不同的材料制成。這能夠通過壓力傳感器裝置的多件式設計方案實現(xiàn)。在此，在選擇材料時考慮對傳感器殼體元件和基本殼體元件的分別不同的要求。例如，對于具有壓力傳感器的傳感器殼體元件使用高調制鋼，而對于基本殼體元件選擇非常硬的材料。本發(fā)明的一種擴展構型規(guī)定，材料切除借助鉆削、銑削和/或電化學切除進行。在鉆削中，連續(xù)的空槽至少在焊接連接部的區(qū)域中被擴孔。通過該措施能夠簡單地也切除大量的材料。但是鉆削不適合于所有幾何形狀和所有待實現(xiàn)的表面質量。如果材料切除通過銑削進行，那么可以實現(xiàn)高的表面質量。此外可以比較自由地設計連續(xù)的空槽的幾何形狀。但是銑削在制造壓力傳感器裝置時與更高的成本相連。因此有利的是，傳感器殼體元件、基本殼體元件或者說連續(xù)的空槽的幾何形狀被這樣地優(yōu)化，使得必須切除盡可能少的材料量。借助電化學的切除(ECM-方法)可以以非常高的表面質量制造空槽的幾乎任何幾何形狀。用于電化學切除的成本和加工時間直接取決于待切除的材料的量，因此幾何形狀在此也應當相應地被優(yōu)化。在電化學切除中可以無折衷地針對應力分布的優(yōu)化設計空槽的幾何形狀。本發(fā)明的一種擴展構型規(guī)定，壓力傳感器作為襯底施加在傳感器殼體兀件的一個區(qū)域上。壓力傳感器例如基于薄層，即它必須將薄層施加到傳感器殼體元件的至少一個區(qū)域上。壓力傳感器在此包括至少一個以薄層技術制造的電阻。優(yōu)選地設置多個電阻，這些電阻形成惠斯通電橋。壓力傳感器在此優(yōu)選設置在空槽的最深的部位上，即設置在空槽的端部區(qū)域中。本發(fā)明的一種擴展構型規(guī)定，在基本殼體元件上構造螺紋。整個壓力傳感器裝置可以通過該螺紋旋入到一個裝置中，在該裝置中應當測定壓力。螺紋優(yōu)選在焊接之前進行，但是變換地也可以在焊接之后才在基本殼體元件上制造螺紋。本發(fā)明還涉及一種壓力傳感器裝置、尤其是在使用上述方法的情況下制成的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力傳感器裝置配有一個帶有壓力傳感器的傳感器殼體元件和一個基本殼體元件，所述傳感器殼體元件和所述基本殼體元件具有一連續(xù)的、接收壓力傳感器的空槽并且相互焊接。在此規(guī)定，焊接連接部抓住所述基本殼體元件和/或所述傳感器殼體元件的空槽的內壁。這樣的構造方案目前在由現(xiàn)有技術已知的壓力傳感器裝置中是不能實行的，因為抓住空槽內壁的焊接連接部減少了壓力傳感器裝置的抗壓強度。在此不必要的是，焊接連接部在制造焊接連接部時就已經抓住內壁。而是也可以僅僅在如上所述通過材料切除增大基本元件和/或傳感器殼體元件的空槽之后才是如此。因此，在材料切除之前完全可以例如將焊池保險裝置設置在傳感器殼體元件或基本殼體元件上并且焊接連接部僅僅在徑向上延伸直到該焊池保險裝置。因此，只有在材料切除之后，焊接連接部才抓住基本元件、傳感器殼體元件或兩者的空槽的內壁。本發(fā)明的一種擴展構型規(guī)定，傳感器殼體元件和/或所述基本殼體元件至少部分地由不銹鋼制成。在此優(yōu)選傳感器殼體由高調制不銹鋼制成，而基本殼體元件至少在密封區(qū)域中有非常硬的不銹鋼制成。


本發(fā)明在下面根據在附圖中示出的實施例詳細闡述，而不限制本發(fā)明。其示出圖I示出在第一制造步驟之后的具有傳感器殼體元件和基本殼體元件的壓力傳感器裝置的橫截面；和圖2示出在第二制造步驟之后的壓力傳感器裝置。
具體實施例方式圖I示出在第一制造步驟之后的壓力傳感器裝置I的橫截面。壓力傳感器裝置I包括一個傳感器殼體兀件2和一個基本殼體兀件3。傳感器殼體兀件2具有第一空槽4并 且基本殼體兀件3具有第二空槽5。傳感器殼體兀件2這樣地相對于基本殼體兀件3設置，使得空槽4和5同軸地彼此相向地設置并且因此形成一個連續(xù)的空槽6?？詹?構造為盲孔并且在此僅僅在空槽5的方向上敞開。而空槽5完全穿過基本殼體元件3，使得連續(xù)的空槽6在傳感器殼體兀件2的一側在該傳感器殼體兀件中結束并且在基本殼體兀件3的一側通入到壓力傳感器裝置I的側面7中并且因此構成一個連接開口 8。在空槽6的最深點中、即在傳感器殼體元件2的區(qū)域中安置一個在此未示出的壓力傳感器。該壓力傳感器例如基于薄層壓力測量方案并且直接地安置在壓力傳感器裝置I或者說傳感器殼體元件2的空槽底部9上?；練んw元件3在其外側具有螺紋10，壓力傳感器裝置I能夠借助該螺紋旋入到一個裝置中，在該裝置中確定壓力。在該情況中另外的裝置通過連接開口 8形成與壓力傳感器的壓力作用連接，該壓力傳感器因此產生與壓力相應的信號?？詹?至6基本上具有圓形的橫截面。然而在空槽6的軸向方向上設有不同的直徑。例如在焊接連接部11的區(qū)域中通過空槽6的內直徑的減少構成一個焊池保險裝置
12。在當前的實施例中，焊池保險裝置12存在于基本殼體元件3的空槽5中。但是焊池保險裝置也可以同樣好地附加地或變換地設置在傳感器殼體元件2的空槽4中。焊接連接部11用于將傳感器殼體元件與基本殼體元件3持久地且抗壓地連接。在此，壓力傳感器裝置I應當基本上適合于超過2400巴的壓力。焊接連接部11或者說整個壓力傳感器裝置I也必須設計用于這樣的壓力。壓力傳感器裝置I的在圖I中示出的實施方式首先針對可簡單執(zhí)行的焊接進行優(yōu)化。因此設置焊池保險裝置12，它應當防止壓力傳感器裝置I的損壞。但是在制造焊接連接部11之后，焊接連接部在焊縫上或者說在焊縫根部上具有缺口。由此存在缺口應力集中效應，該缺口應力集中效應增加了在焊接連接部11上出現(xiàn)的應力。此外，焊池保險裝置12由于在傳感器殼體元件2和基本殼體元件3之間的剛度突變將附加的剪切力施加到焊接連接部11上。焊接連接部11也通過在焊接時出現(xiàn)的熔液被削弱。這意味著，壓力傳感器裝置I如在圖I中所示尚不是設計用于在高壓中使用的，但是能夠實現(xiàn)焊接連接部11的簡單制造。在此，焊接從傳感器殼體元件2或者說基本殼體元件3的外側13出發(fā)進行。焊接連接部I在此這樣地設置，使得它抓住通過空槽5的直徑的減小形成的焊池保險裝置12。在第二制造步驟之后，如在圖2中所示地出現(xiàn)由圖I已知的壓力傳感器裝置。在第二制造步驟期間，在焊接連接部的區(qū)域中通過材料切除來增大空槽6。在此，材料切除可以在傳感器殼體元件2的空槽4的區(qū)域、基本殼體元件3的空槽5的區(qū)域或者這兩個部件的區(qū)域中進行。決定性的僅僅是，在材料切除之后在焊接連接部11的區(qū)域中不出現(xiàn)空槽6的尺寸改變部。這意味著，例如焊池保險裝置12和/或焊接連接部11的一部分被切除。在這里示出的實施方式中，在第二制造步驟中焊池保險裝置12被完全去除。S卩，在第二制造步驟之后，焊接連接部11抓住空槽6或者說空槽4和5中至少一個的內壁14。在此，材料切除可以借助鉆削、銑削或者說電化學的切除進行。在圖I和2中示出的壓力傳感器裝置I的實施方式對于借助鉆削的材料切除被優(yōu)化。圖2在此示出經擴孔的空槽6，其中，擴孔直徑如焊接的壓力傳感器裝置I的公差允許得那樣小。為了將壓力傳感器裝置I的區(qū)域中的應力保持得盡可能小，在擴孔直徑和傳感器殼體元件2的空槽4的直徑之間的差必須盡可能小。有利地設置，擴孔直徑對應于空槽4在連接區(qū)域15中的直徑。連接區(qū)域15是空槽4的區(qū)域， 空槽4通過該區(qū)域通入到空槽5中。焊接連接部11的缺口應力集中效應以該方式被消除，由此減少該區(qū)域中的應力(比較應力)。此外，在傳感器殼體元件2和基本殼體元件3之間的剛性突變被強烈地減少并且移動到遠離焊接連接部11的區(qū)域上。焊接連接部11的表面上的可能在焊接中形成的熱裂紋通過材料切除同樣被去除。焊接連接部11環(huán)繞地存在，即在壓力傳感器裝置I的整個圓周上構成。以該方式實現(xiàn)在傳感器殼體元件2和基本殼體元件3之間的焊接連接部11的優(yōu)異的密封性。以該方式制成的壓力傳感器裝置I可以毫無問題地被加載直到3300巴的脈動壓力。通過在焊接之后在焊接連接部11的區(qū)域中執(zhí)行的材料切除可以同時實現(xiàn)壓力傳感器裝置I的高的抗壓強度和簡單的可制造型。后者尤其是包括壓力傳感器裝置I的多件式的構造方案，其中傳感器殼體元件2和基本殼體元件3由不同的材料制成。
權利要求
1.用于制造壓力傳感器裝置(I)的方法，其中，所述壓力傳感器裝置(I)配有一個帶有壓力傳感器的傳感器殼體元件(2)和一個基本殼體元件(3)，所述傳感器殼體元件和所述基本殼體元件具有一連續(xù)的、接收壓力傳感器的空槽(4，5，6)并且相互焊接，其特征在于，在所述焊接之后在焊接連接部(11)的區(qū)域中通過材料切除來增大所述基本殼體元件(3)和/或所述傳感器殼體元件(2)的空槽(4，5)。
2.根據權利要求I的方法，其特征在于，在所述材料切除時切除焊池保險裝置(12)和/或所述焊接連接部(11)的一部分。
3.根據以上權利要求之一的方法，其特征在于，所述焊接從所述傳感器殼體元件(2)和/或所述基本殼體元件(3)的外側(13)進行。
4.根據以上權利要求之一的方法，其特征在于，所述焊接連接部(11)被制造成抓住所述空槽(6 )的內壁(14 )和/或所述焊池保險裝置(12)。
5.根據以上權利要求之一的方法，其特征在于，所述傳感器殼體元件(2)和所述基本殼體元件(3)由不同的材料制成。
6.根據以上權利要求之一的方法，其特征在于，所述材料切除借助鉆削、銑削和/或電化學切除進行。
7.根據以上權利要求之一的方法，其特征在于，所述壓力傳感器作為襯底被施加到所述傳感器殼體元件(2)的一個區(qū)域上。
8.根據以上權利要求之一的方法，其特征在于，在所述基本殼體元件(3)上構造螺紋(10)。
9.壓力傳感器裝置(I)、尤其是在使用根據以上權利要求之一或多項的方法的情況下制成的壓力傳感器裝置，其中，所述壓力傳感器裝置(I)配有一個帶有壓力傳感器的傳感器殼體兀件(2)和一個基本殼體兀件(3),所述傳感器殼體兀件和所述基本殼體兀件具有一連續(xù)的、接收壓力傳感器的空槽(4，5，6)并且相互焊接，其特征在于，焊接連接部(11)抓住所述基本殼體元件(3 )和/或所述傳感器殼體元件(2 )的空槽(4，5 )的內壁(14 )。
10.根據權利要求9的壓力傳感器裝置，其特征在于，所述傳感器殼體元件(2)和/或所述基本殼體元件(3)至少部分地由不銹鋼制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造壓力傳感器裝置(1)的方法，其中，所述壓力傳感器裝置(1)配有一個帶有壓力傳感器的傳感器殼體元件(2)和一個基本殼體元件(3)，所述傳感器殼體元件和所述基本殼體元件具有一連續(xù)的、接收壓力傳感器的空槽(4，5，6)并且相互焊接。在此規(guī)定，在所述焊接之后在焊接連接部(11)的區(qū)域中通過材料切除來增大所述基本殼體元件(3)和/或所述傳感器殼體元件(2)的空槽(4，5)。本發(fā)明還涉及一種壓力傳感器裝置(1)。
文檔編號G01L9/00GK102656434SQ201080057223
公開日2012年9月5日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者B·潘赫茨爾, C·勒瑟, F·呂特, M·萊德曼, O·施托爾, R·凱澤 申請人:羅伯特·博世有限公司