专利名称：用于制造压力传感器装置的方法以及压力传感器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造压力传感器装置的方法，其中，压力传感器装置配有一个带有压力传感器的传感器壳体兀件和一个基本壳体兀件，传感器壳体兀件和基本壳体兀件具有连续的、接收压力传感器的空槽并且相互焊接。本发明还涉及一种压力传感器装置。
背景技术：
开头提到类型的方法是由现有技术已知的。压力传感器装置首先多件式地存在。为了制造压力传感器装置，制造带有压力传感器的传感器壳体元件和基本壳体元件。不仅传感器壳体元件而且基本壳体元件具有空槽。在此可以规定，传感器壳体元件的空槽是盲空槽，即不是完全穿过传感器壳体元件。而通常规定，基本壳体元件的空槽完全穿过基本壳体元件。接着这样地设置传感器壳体元件和基本壳体元件，使得基本壳体元件的空槽与传感器壳体元件的空槽对齐，从而形成连续的空槽。在此，压力传感器设置在传感器壳体元件的空槽中。周围环境至压力传感器的压力作用连接通过连续的空槽建立。在传感器壳体元件和基本壳体元件对齐从而存在连续的空槽之后，将传感器壳体元件和基本壳体元件相互焊接。这可以例如借助激光焊接、电阻焊接或电子束焊接进行。在此通常在基本壳体元件或传感器壳体元件的连接区域(在该连接区域中接下来出现焊缝)中设置焊池保险装置，以便避免在焊接期间材料可以进入到空槽中。焊池保险装置在此由基本壳体元件或者说传感器壳体元件的空槽的缩小部构成。此外，通过焊接形成在焊缝上或者说在焊缝根部上的缺口。由此出现的缺口应力集中效应降低了焊接连接部的稳定性并且由此降低整个压力传感器装置的稳定性。除了缺口应力集中效应还出现以下情况由焊池保险装置在传感器壳体元件和基本壳体元件的刚度突变将附加的剪切应力强加到焊缝或者说焊接连接部上。尤其是当对于传感器壳体元件和/或基本壳体元件使用高调制钢时，焊接连接部附加地通过在焊接时出现的熔液被削弱。因此由现有技术已知的用于制造压力传感器装置的方法仅仅适合用于制造用于确定压力范围的压力传感器。已知的例如是，通过这样制成的压力传感器装置能够测量高达2400巴的标称压力。如果传感器壳体元件或基本壳体元件的几何形状在压力传感器装置的更高的抗压强度方面被优化，那么这始终具有以下效果，即焊接更难于执行。在仅仅针对高的抗压强度设计的传感器壳体元件或者说基本壳体元件中，焊接通常完全不可实现。 传感器壳体元件和基本壳体元件的几何形状因此可以始终仅仅是在可制造性和抗压强度之间的折衷。对于现有技术应当说明例如EP 1518099B1。它描述了用于压力测量的装置，其中，不锈钢制成的压力测量单元与连接接管焊接。
发明内容
相对于现有技术，具有权利要求I的特征的用于制造压力传感器装置的方法具有优点，即制成的压力传感器装置可用于测量更高的压力，尤其是超过2400巴的压力。这按本发明实现，其方式是在焊接之后在焊接连接部的区域中通过材料切除增大基本壳体元件和/或传感器壳体元件的空槽。以该方式能够减少在焊接连接部中在压力传感器装置被加载压力时出现的应力。同时保持获得传感器壳体元件和基本壳体元件的分开，这在制造上提供了成本优点。在上下文中应当注意，单件式的压力传感器装置的制造是非常费劲的，因为压力传感器必须直接地施加到单件式的压力传感器装置上。此外在压力传感器装置的多件式实施方式中可以对于传感器壳体元件或者基本壳体元件使用不同的材料。以该方式能够节省其它成本并且对于部件的各个任务优化该材料。尤其地，传感器壳体元件的材料必须具有非常高的纯度，而用于基本壳体元件的材料应当非常硬。在由现有技术已知的用于制造压力传感器装置的方法中在制造焊接连接部时必须一定要维持确定的焊入深度。因此设置焊池保险装置。焊池保险装置这样地阻碍焊透，即焊接连接部的制造，使得焊接连接部抓住空槽的内壁。该限制在按本发明的方法中不存在。此外，传感器壳体元件和/或基本壳体元件的几何形状可以无限制地在焊接连接部的制造方面被优化，而不必首先顾及制成的压力传感器装置的抗压强度。这些优点通过在焊接之后进行的材料切除实现。在此，材料切除在制成的焊接连接部的区域中进行，使得基本壳体元件和/或压力传感器装置的空槽被增大。在此例如可 以通过材料切除来去除设置在传感器壳体元件和/或基本壳体元件中的焊池保险装置。尤其是在焊透时在焊接连接部的表面上、即在空槽内壁上出现的热裂纹也可以通过材料切除而被去掉。材料切除在此这样地进行，使得传感器壳体元件和/或基本壳体元件的几何形状在焊接之后在压力传感器装置的抗压强度方面被优化。这意味着，优选在材料切除之后在焊接连接部的区域中不再有连续的空槽的直径改变部。尤其是在焊接连接部的区域中在理想情况下设有恒定的空槽尺寸。即存在柱形的、特别优选圆柱形的空槽。通过按本发明的方法能够不仅以简单的方式和方法由多个待焊接的元件制造压力传感器装置，而且能够获得设计用于高压的压力传感器装置。本发明的扩展构型规定，在材料切除时切除焊池保险装置和/或焊接连接部的一部分。如上已经所述，通过材料切除增大连续的空槽的尺寸。在此可以至少部分地切除焊池保险装置。附加地或替代地也可以切除焊接连接部的一部分，尤其是切除抓住空槽的内壁或者焊池保险装置的那部分。本发明的扩展构型规定，焊接从传感器壳体元件和基本壳体元件的外侧进行。即首先将传感器壳体元件和基本壳体元件这样地相对彼此设置，使得由各个空槽形成一个连续的空槽。优选地，传感器壳体元件和基本壳体元件的空槽在此同轴地设置。接下来从压力传感器装置的外侧出发执行焊接。在此可以调节确定的焊入深度，即这样的深度，焊接连接部以该深度进入到传感器壳体元件和基本壳体元件的材料中。特别优选的是，制造一个径向连续的焊接连接，即焊透传感器壳体元件和基本壳体元件的材料。以该方式能够制造非常稳定的焊接连接。本发明的一种扩展构型规定，焊接连接部被制造成抓住所述空槽的内壁和/或焊池保险装置。尤其是当应当焊透传感器壳体元件和基本壳体元件的材料时，焊接连接部被制造为抓住空槽的内壁和/或焊池保险装置。在这种情况中，焊接连接部在轴向方向上从压力传感器装置的外壁延伸直到空槽的内壁。焊透可以通过或不通过焊池保险装置设置。如果设有焊池保险装置，那么也可以规定，焊接连接部不是连续地制造，而是仅仅这样地制造，使得焊接连接部在径向上从外壁延伸直到焊池保险装置。以该方式能够制造可靠的且安全的焊接连接部。但是如上所述那样，焊池保险装置破坏压力传感器装置的抗压强度。但是该破坏通过在焊接连接部的区域中的材料切除被排除。
本发明的扩展构型中规定，传感器壳体元件和基本壳体元件由不同的材料制成。这能够通过压力传感器装置的多件式设计方案实现。在此，在选择材料时考虑对传感器壳体元件和基本壳体元件的分别不同的要求。例如，对于具有压力传感器的传感器壳体元件使用高调制钢，而对于基本壳体元件选择非常硬的材料。本发明的一种扩展构型规定，材料切除借助钻削、铣削和/或电化学切除进行。在钻削中，连续的空槽至少在焊接连接部的区域中被扩孔。通过该措施能够简单地也切除大量的材料。但是钻削不适合于所有几何形状和所有待实现的表面质量。如果材料切除通过铣削进行，那么可以实现高的表面质量。此外可以比较自由地设计连续的空槽的几何形状。但是铣削在制造压力传感器装置时与更高的成本相连。因此有利的是，传感器壳体元件、基本壳体元件或者说连续的空槽的几何形状被这样地优化，使得必须切除尽可能少的材料量。借助电化学的切除(ECM-方法)可以以非常高的表面质量制造空槽的几乎任何几何形状。用于电化学切除的成本和加工时间直接取决于待切除的材料的量，因此几何形状在此也应当相应地被优化。在电化学切除中可以无折衷地针对应力分布的优化设计空槽的几何形状。本发明的一种扩展构型规定，压力传感器作为衬底施加在传感器壳体兀件的一个区域上。压力传感器例如基于薄层，即它必须将薄层施加到传感器壳体元件的至少一个区域上。压力传感器在此包括至少一个以薄层技术制造的电阻。优选地设置多个电阻，这些电阻形成惠斯通电桥。压力传感器在此优选设置在空槽的最深的部位上，即设置在空槽的端部区域中。本发明的一种扩展构型规定，在基本壳体元件上构造螺纹。整个压力传感器装置可以通过该螺纹旋入到一个装置中，在该装置中应当测定压力。螺纹优选在焊接之前进行，但是变换地也可以在焊接之后才在基本壳体元件上制造螺纹。本发明还涉及一种压力传感器装置、尤其是在使用上述方法的情况下制成的压力传感器装置，其中，所述压力传感器装置配有一个带有压力传感器的传感器壳体元件和一个基本壳体元件，所述传感器壳体元件和所述基本壳体元件具有一连续的、接收压力传感器的空槽并且相互焊接。在此规定，焊接连接部抓住所述基本壳体元件和/或所述传感器壳体元件的空槽的内壁。这样的构造方案目前在由现有技术已知的压力传感器装置中是不能实行的，因为抓住空槽内壁的焊接连接部减少了压力传感器装置的抗压强度。在此不必要的是，焊接连接部在制造焊接连接部时就已经抓住内壁。而是也可以仅仅在如上所述通过材料切除增大基本元件和/或传感器壳体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将焊池保险装置设置在传感器壳体元件或基本壳体元件上并且焊接连接部仅仅在径向上延伸直到该焊池保险装置。因此，只有在材料切除之后，焊接连接部才抓住基本元件、传感器壳体元件或两者的空槽的内壁。本发明的一种扩展构型规定，传感器壳体元件和/或所述基本壳体元件至少部分地由不锈钢制成。在此优选传感器壳体由高调制不锈钢制成，而基本壳体元件至少在密封区域中有非常硬的不锈钢制成。
本发明在下面根据在附图中示出的实施例详细阐述，而不限制本发明。其示出图I示出在第一制造步骤之后的具有传感器壳体元件和基本壳体元件的压力传感器装置的横截面；和图2示出在第二制造步骤之后的压力传感器装置。
具体实施例方式图I示出在第一制造步骤之后的压力传感器装置I的横截面。压力传感器装置I包括一个传感器壳体兀件2和一个基本壳体兀件3。传感器壳体兀件2具有第一空槽4并 且基本壳体兀件3具有第二空槽5。传感器壳体兀件2这样地相对于基本壳体兀件3设置，使得空槽4和5同轴地彼此相向地设置并且因此形成一个连续的空槽6。空槽4构造为盲孔并且在此仅仅在空槽5的方向上敞开。而空槽5完全穿过基本壳体元件3，使得连续的空槽6在传感器壳体兀件2的一侧在该传感器壳体兀件中结束并且在基本壳体兀件3的一侧通入到压力传感器装置I的侧面7中并且因此构成一个连接开口 8。在空槽6的最深点中、即在传感器壳体元件2的区域中安置一个在此未示出的压力传感器。该压力传感器例如基于薄层压力测量方案并且直接地安置在压力传感器装置I或者说传感器壳体元件2的空槽底部9上。基本壳体元件3在其外侧具有螺纹10，压力传感器装置I能够借助该螺纹旋入到一个装置中，在该装置中确定压力。在该情况中另外的装置通过连接开口 8形成与压力传感器的压力作用连接，该压力传感器因此产生与压力相应的信号。空槽4至6基本上具有圆形的横截面。然而在空槽6的轴向方向上设有不同的直径。例如在焊接连接部11的区域中通过空槽6的内直径的减少构成一个焊池保险装置
12。在当前的实施例中，焊池保险装置12存在于基本壳体元件3的空槽5中。但是焊池保险装置也可以同样好地附加地或变换地设置在传感器壳体元件2的空槽4中。焊接连接部11用于将传感器壳体元件与基本壳体元件3持久地且抗压地连接。在此，压力传感器装置I应当基本上适合于超过2400巴的压力。焊接连接部11或者说整个压力传感器装置I也必须设计用于这样的压力。压力传感器装置I的在图I中示出的实施方式首先针对可简单执行的焊接进行优化。因此设置焊池保险装置12，它应当防止压力传感器装置I的损坏。但是在制造焊接连接部11之后，焊接连接部在焊缝上或者说在焊缝根部上具有缺口。由此存在缺口应力集中效应，该缺口应力集中效应增加了在焊接连接部11上出现的应力。此外，焊池保险装置12由于在传感器壳体元件2和基本壳体元件3之间的刚度突变将附加的剪切力施加到焊接连接部11上。焊接连接部11也通过在焊接时出现的熔液被削弱。这意味着，压力传感器装置I如在图I中所示尚不是设计用于在高压中使用的，但是能够实现焊接连接部11的简单制造。在此，焊接从传感器壳体元件2或者说基本壳体元件3的外侧13出发进行。焊接连接部I在此这样地设置，使得它抓住通过空槽5的直径的减小形成的焊池保险装置12。在第二制造步骤之后，如在图2中所示地出现由图I已知的压力传感器装置。在第二制造步骤期间，在焊接连接部的区域中通过材料切除来增大空槽6。在此，材料切除可以在传感器壳体元件2的空槽4的区域、基本壳体元件3的空槽5的区域或者这两个部件的区域中进行。决定性的仅仅是，在材料切除之后在焊接连接部11的区域中不出现空槽6的尺寸改变部。这意味着，例如焊池保险装置12和/或焊接连接部11的一部分被切除。在这里示出的实施方式中，在第二制造步骤中焊池保险装置12被完全去除。S卩，在第二制造步骤之后，焊接连接部11抓住空槽6或者说空槽4和5中至少一个的内壁14。在此，材料切除可以借助钻削、铣削或者说电化学的切除进行。在图I和2中示出的压力传感器装置I的实施方式对于借助钻削的材料切除被优化。图2在此示出经扩孔的空槽6，其中，扩孔直径如焊接的压力传感器装置I的公差允许得那样小。为了将压力传感器装置I的区域中的应力保持得尽可能�。诶┛字本逗痛衅骺翘逶�2的空槽4的直径之间的差必须尽可能小。有利地设置，扩孔直径对应于空槽4在连接区域15中的直径。连接区域15是空槽4的区域， 空槽4通过该区域通入到空槽5中。焊接连接部11的缺口应力集中效应以该方式被消除，由此减少该区域中的应力(比较应力)。此外，在传感器壳体元件2和基本壳体元件3之间的刚性突变被强烈地减少并且移动到远离焊接连接部11的区域上。焊接连接部11的表面上的可能在焊接中形成的热裂纹通过材料切除同样被去除。焊接连接部11环绕地存在，即在压力传感器装置I的整个圆周上构成。以该方式实现在传感器壳体元件2和基本壳体元件3之间的焊接连接部11的优异的密封性。以该方式制成的压力传感器装置I可以毫无问题地被加载直到3300巴的脉动压力。通过在焊接之后在焊接连接部11的区域中执行的材料切除可以同时实现压力传感器装置I的高的抗压强度和简单的可制造型。后者尤其是包括压力传感器装置I的多件式的构造方案，其中传感器壳体元件2和基本壳体元件3由不同的材料制成。
权利要求
1.用于制造压力传感器装置(I)的方法，其中，所述压力传感器装置(I)配有一个带有压力传感器的传感器壳体元件(2)和一个基本壳体元件(3)，所述传感器壳体元件和所述基本壳体元件具有一连续的、接收压力传感器的空槽(4，5，6)并且相互焊接，其特征在于，在所述焊接之后在焊接连接部(11)的区域中通过材料切除来增大所述基本壳体元件(3)和/或所述传感器壳体元件(2)的空槽(4，5)。
2.根据权利要求I的方法，其特征在于，在所述材料切除时切除焊池保险装置(12)和/或所述焊接连接部(11)的一部分。
3.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述焊接从所述传感器壳体元件(2)和/或所述基本壳体元件(3)的外侧(13)进行。
4.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述焊接连接部(11)被制造成抓住所述空槽(6 )的内壁(14 )和/或所述焊池保险装置(12)。
5.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述传感器壳体元件(2)和所述基本壳体元件(3)由不同的材料制成。
6.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述材料切除借助钻削、铣削和/或电化学切除进行。
7.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于，所述压力传感器作为衬底被施加到所述传感器壳体元件(2)的一个区域上。
8.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于，在所述基本壳体元件(3)上构造螺纹(10)。
9.压力传感器装置(I)、尤其是在使用根据以上权利要求之一或多项的方法的情况下制成的压力传感器装置，其中，所述压力传感器装置(I)配有一个带有压力传感器的传感器壳体兀件(2)和一个基本壳体兀件(3),所述传感器壳体兀件和所述基本壳体兀件具有一连续的、接收压力传感器的空槽(4，5，6)并且相互焊接，其特征在于，焊接连接部(11)抓住所述基本壳体元件(3 )和/或所述传感器壳体元件(2 )的空槽(4，5 )的内壁(14 )。
10.根据权利要求9的压力传感器装置，其特征在于，所述传感器壳体元件(2)和/或所述基本壳体元件(3)至少部分地由不锈钢制成。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造压力传感器装置(1)的方法，其中，所述压力传感器装置(1)配有一个带有压力传感器的传感器壳体元件(2)和一个基本壳体元件(3)，所述传感器壳体元件和所述基本壳体元件具有一连续的、接收压力传感器的空槽(4，5，6)并且相互焊接。在此规定，在所述焊接之后在焊接连接部(11)的区域中通过材料切除来增大所述基本壳体元件(3)和/或所述传感器壳体元件(2)的空槽(4，5)。本发明还涉及一种压力传感器装置(1)。
文档编号G01L9/00GK102656434SQ201080057223
公开日2012年9月5日 申请日期2010年10月19日 优先权日2009年12月15日
发明者B·潘赫茨尔, C·勒瑟, F·吕特, M·莱德曼, O·施托尔, R·凯泽 申请人:罗伯特·博世有限公司
专业数控铣床产品供应商
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