复合变速器壳体的制作方法

1.本公开内容涉及一种用于交通工具传动系的变速器的复合变速器壳体，以及用于制造此种复合变速器壳体的方法。变速器壳体可以例如包括多速变速器、单速变速器、无级变速变速器、差动齿轮变速器，等等。
2.虽然将主要针对汽车来对根据本公开内容的复合变速器壳体进行说明，但该变速器壳体不限于该特定的交通工具，而是可替代地可以安装或实施在其他类型的交通工具中，诸如卡车、公共汽车、轨道交通工具、飞行器、海洋船只、工作车辆、摩托车，等等。


背景技术：

3.在交通工具的工程领域中，需要进一步改善减重特性，因为减重通常会提高燃料效率或能量效率，并且改善交通工具驾驶性能。例如，从文献us 2018/0245681 a1中已知，为了达到减重目的，提供具有代替常规的金属材料的聚合物复合主体和增强纤维材料的变速器壳体。
4.然而，尽管在该领域中开展了一些活动，但仍然需要在低重量、高强度和低热膨胀方面进一步改进变速器壳体。


技术实现要素：

5.本公开内容的一个目的是提供一种进一步改善了前面提到的方面(诸如低重量、高强度和低热膨胀特性)的用于交通工具传动系的变速器的复合变速器壳体和对应的制造方法。该目的至少部分地通过独立权利要求的特征实现。
6.根据本公开内容的第一方面，提供了一种用于交通工具传动系的变速器的复合变速器壳体。所述变速器壳体被构造成用于将一组传动轴和齿轮以及润滑剂流体密封地封闭在所述壳体的内部空间内。所述壳体包括：第一碳纤维骨架部件，其具有第一附接区域；第二碳纤维骨架部件，其具有第一附接区域；第一密封盖部件，其由塑料材料制成并具有第一密封表面；以及第二密封盖部件，其由塑料材料制成并具有第二密封表面。第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的第一附接区域相互连接，以用于提供限定所述内部空间的刚性结构框架。此外，第一密封盖部件和第二密封盖部件的第一密封表面和第二密封表面被压在一起或压靠与第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件相关联的对应的密封表面，以用于提供围绕所述内部空间的密封外壳。
7.根据本公开内容的第二方面，提供了一种制造用于交通工具传动系的变速器的复合变速器壳体的方法。所述变速器壳体被构造成用于将一组传动轴和齿轮以及润滑剂流体密封地封闭在所述壳体的内部空间内。该方法包括：制造具有第一附接区域的第一碳纤维骨架部件、具有第一附接区域的第二碳纤维骨架部件、由塑料材料制成并具有第一密封表面的第一密封盖部件、以及由塑料材料制成并具有第二密封表面的第二密封盖部件；以及，装配第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件以及第一密封盖部件和第二密封盖部件，从而使得第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的第一附接区域相互连接并限定刚
性结构框架，所述刚性结构框架限定所述内部空间，并且从而使得第一密封盖部件和第二密封盖部件的第一密封表面和第二密封表面被压在一起或压靠与第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件相关联的对应的密封表面，以用于提供围绕所述内部空间的密封外壳。
8.以此方式，实现了一种变速器壳体，其非常牢固并具有高强度，但仍然密封且重量轻。
9.特别地，通过将壳体分成两个主要部分，即高强度但重量非常轻的刚性结构框架和专用的密封盖，可以利用各个结构的优点。例如，通过将第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件连结来制造刚性结构框架，形成了强度非常高且重量轻的框架，同时仍然能够实现有成本效益且高度自动化的碳纤维丝束缠绕制造工艺。此外，为了使得能够对壳体内的齿轮进行适当的流体润滑，通过将第一密封盖部件和第二密封盖部件密封地附接至刚性框架的外侧或内侧，提供了围绕齿轮的塑料材料的防漏且重量轻的密封外壳。此外，通过由在变速器壳体的装配过程中连结的至少两个部件来制造刚性结构框架和密封外壳中的每一个，简化了框架和密封外壳的各个单独部件的制造，因为几何形状较不复杂并且特性被削弱得更少。此外，可以在更少考虑与齿轮和轴的装配有关的问题的情况下选择形成刚性结构框架的第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的设计，因为在必要时，可以在将第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件相互连接之前，将此种设备装配在该框架的一部分中。
10.通过实施从属权利要求中的一个或若干个特征来实现其他优点。
11.在一些示例性实施方式中，第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件中的每一个是通过沿着围绕卡具或模具的多个柱或附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，并随后使已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化来制造的。这提供了具有成本效益的制造以及高强度的最终框架结构，并具有较低的材料浪费水平。
12.在一些示例性实施方式中，卡具或模具的多个柱或附接插入件的位置以及连续的长丝碳纤维丝束的缠绕模型(即线型或图样)是基于变速器壳体的基于应力和/或应变的拓扑优化或生成式设计进行选择的。由此，在使重量、材料和成本最小化的同时，可以从强度、刚度的角度做进一步优化设计。
13.在一些示例性实施方式中，第一骨架部件具有借助于缠绕在其上的连续长丝碳纤维在第一附接区域中固定至其上的第一组附接插入件，第二骨架部件具有借助于缠绕在其上的连续长丝碳纤维在第一附接区域中固定至其上的第二组附接插入件，并且第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件是通过将第一组附接插入件与第二组附接插入件紧固而相互连接的。附接插入件提供了良好地限定的接触表面，并且还使得能够进行机加工以用于获取高公差水平。附接插入件还可以简化将固化的碳纤维框架从卡具或模具分离(的操作)。
14.在一些示例性实施方式中，第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件中的至少一者，尤其是二者，具有借助于缠绕在其上的连续长丝碳纤维而固定至其上的轴承插入件，并且其中，对传动轴进行支撑的轴承紧固在该轴承插入件内。轴承插入件提供了良好地限定的接触表面，并且还使得能够进行机加工以用于获取高公差水平。轴承插入件还可以对将固化的碳纤维框架从卡具或模具分离(的操作)进行简化。
15.在一些示例性实施方式中，第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的附接插入件和/或轴承插入件设有用于将密封盖部件附接至其上的内螺纹孔。由此，减少了骨架和密封盖之间的相对运动的风险，从而也减少了噪音、振动和磨损的风险。
16.在一些示例性实施方式中，第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件以及第一密封盖部件和第二密封盖部件中的至少一者设有固定装置，该固定装置定位于位于刚性结构框架和密封外壳之间的空间中，并被构造成用于对安装在位于刚性结构框架和密封外壳之间的所述空间中的装置进行固定或引导。由此，简化了诸如电缆或管道之类的装置在变速器壳体内的固定、引导和布置，并且通过在骨架和密封盖部件之间的位置(定位)，也对这些装置提供轻微的保护。
17.在一些示例性实施方式中，第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件以及第一密封盖部件和第二密封盖部件通过一组共用的紧固件而连结在一起，紧固件中的每一个延伸穿过所有所述部件并将它们压在一起。由此，总体上需要更少的紧固件。
18.在一些示例性实施方式中，第一密封盖部件和第二密封盖部件是在装配复合变速器壳体时分别附接至第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的分开的部件。由此，简化了密封盖部件和碳纤维骨架部件的制造。
19.在一些示例性实施方式中，第一密封盖部件和第二密封盖部件分别重叠注塑(包覆成型)在第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的外侧或内侧。这允许简化壳体的装配，因为必须处理和装配的单个部件变得更少。
20.在一些示例性实施方式中，附接插入件和/或轴承插入件具有卷轴形状。这使得可以围绕插入件简单地缠绕碳纤维丝束。
21.在一些示例性实施方式中，第一密封盖部件和第二密封盖部件由热固性塑料材料或其他类似类型的低蠕变塑料材料制成。由此，减少了因长期蠕变导致的从密封外壳泄漏的风险。
22.在一些示例性实施方式中，第一密封装置设置在第一密封盖部件和第二密封盖部件的第一密封表面和第二密封表面之间。由此，实现了改进的且更可靠的密封性能。
23.在一些示例性实施方式中，第一密封装置设置在第一密封盖部件的第一密封表面和与第一碳纤维骨架部件相关联的对应的密封表面，以及第二密封盖部件的第二密封表面和与第二碳纤维骨架部件相关联的对应的密封表面之间。由此，实现了改进的且更可靠的密封性能。
24.在一些示例性实施方式中，第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件以及第一密封盖部件和第二密封盖部件中的每一个都是碗形的，并且包括内侧、外侧和用于与所述部件中的另一个进行连接或密封的边缘。由此，提供了用于内部变速器齿轮装置的相对较大的内部空间。
25.在一些示例性实施方式中，壳体还包括细长传动轴，该细长传动轴具有在变速器壳体的轴向方向上的细长延伸部，并且第一附接区域通过沿所述轴向方向延伸的紧固件而装配在一起。由此，可以在第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件中的每一个中形成用于传动轴的完全且完整的轴承支撑，并且不需要将轴承支撑件分离成多个部件。
26.在一些示例性实施方式中，由第一密封盖部件和第二密封盖部件形成的密封外壳基本上完全覆盖刚性结构框架。这提供了较高的密封安全性。
27.在一些示例性实施方式中，连续的长丝碳纤维丝束由至少75％，特别为至少90％，更特别为至少97％的碳纤维材料制成。这提供了高强度和低重量。
28.在一些示例性实施方式中，连续的长丝碳纤维丝束包括每丝束约1000-200000股加捻或未加捻的连续碳长丝。
29.在一些示例性实施方式中，制造第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的步骤包括：提供具有多个柱或附接插入件的第一卡具或模具，以及提供具有多个柱或附接插入件的第二卡具或模具；沿着围绕第一卡具或模具的所述多个柱或附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第一中间部件，并且沿着围绕第二卡具或模具的所述多个柱或附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第二中间部件；以及，使第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化，以用于提供第一刚性碳纤维骨架部件和第二刚性碳纤维骨架部件。该过程提供了有成本效益的制造。
30.在一些示例性实施方式中，制造第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件中的每一个的步骤包括：在第一卡具或模具上安装第一组附接插入件，并在第二卡具或模具上安装第二组附接插入件；以及沿着围绕第一卡具或模具的第一组附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于所述生产第一中间部件，并且沿着围绕第二卡具或模具的第二组附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于所述生产第二中间部件；使第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化，以用于提供第一刚性碳纤维骨架部件和第二刚性碳纤维骨架部件；以及，通过将第一组附接插入件与第二组附接插入件紧固来装配第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件。
31.在一些示例性实施方式中，该方法还包括：通过执行所述变速器壳体的基于应力和/或应变的拓扑优化或生成式设计，确定所述变速器壳体的刚性结构框架的优化结构设计；并且基于此，选择卡具或模具的设计，选择卡具或模具上的柱和/或附接插入件的位置和数量，以及选择围绕卡具或模具的多个柱或附接插入件的连续的长丝碳纤维丝束的缠绕模型，该缠绕模型产生与所确定的优化结构设计相对应的刚性结构框架的结构，尤其是在尺寸、形状和/或拓扑方面。
32.在一些示例性实施方式中，制造第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件中的每一个的步骤包括：将至少一个轴承插入件安装在第一卡具或模具和第二卡具或模具中的至少一个上；沿着围绕所述至少一个轴承插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第一中间部件和/或第二中间部件；使第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化，以用于提供第一刚性碳纤维骨架部件和第二刚性碳纤维骨架部件；以及，在所述轴承插入件中安装用于支撑传动轴的轴承。
33.在一些示例性实施方式中，装配第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件以及第一密封盖部件和第二密封盖部件的步骤包括安装一组公共紧固件，紧固件中的每个延伸穿过第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件以及第一密封盖部件和第二密封盖部件并将它们压在一起，以用于将第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件相互连接，并用于借助于第一密封盖部件和第二密封盖部件围绕所述内部空间提供密封外壳。
34.当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。本领域技术人员意识到，在不脱离本公开内容的范围的情况下，本公开内容的不同特征可组合以创建除上文和下文中明确描述的实施例之外的其他实施例。
附图说明
35.下面将参照附图详细地描述本公开内容，在附图中，
36.图1示意性地示出了可设有根据本公开内容的复合变速器壳体的车辆，
37.图2示意性地示出了可以包括根据本公开内容的复合变速器壳体的车辆变速器的示例性布局。
38.图3-4示意性地示出了变速器壳体的示例性实施例的两个不同侧视图，
39.图5示意性地示出了变速器壳体的示例性实施例的截面图，
40.图6示意性地示出图5的壳体的分解视图，
41.图7a-7b示意性地示出了图5和图6的第一密封盖部件和第二密封盖部件，
42.图8a-8b示意性地示出了图5和图6的第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件，
43.图9示意性地示出了用于制造骨架的卡具的示例性实施例，
44.图10、13和14示意性地示出了用于构建碳纤维框架的不同解决方案，
45.图11a-11b示意性地示出了附接插入件的两个不同示例性实施例，
46.图12示意性地示出其上缠绕有碳纤维长丝的线轴，
47.图15a-18示出了碳纤维框架的各种制造步骤，
48.图19示意性地示出了变速器壳体的另一实施例的细节，
49.图20-21示意性地示出了轴承插入件的两个不同示例性实施例，
50.图22-23示出了复合变速器壳体的另外两个示例性实施例，并且
51.图24-29示出了用于制造复合变速器壳体的方法的一些替代性实施例的基本步骤。
具体实施方式
52.下面将结合附图描述本公开内容的各个方面，以例示而非限制本公开内容，其中，类似的附图标记表示类似的元件，且所描述的方面的变型不限于具体示出的实施例，而是能够应用于本公开内容的其他变型。
53.为了更详细且更好地描述根据本公开内容的交通工具传动系的变速器单元的复合变速器壳体的一些示例性实施例，并且为了设定复合变速器壳体的环境，首先参考图1，图1示出了具有车轮2和带有乘客舱4的车身3的汽车1的形式的交通工具的示例性实施例。汽车1具有用于提供驱动汽车1所必需的推进力的车辆传动系5。
54.图2示意性地示出了图1的车辆1的传动系5的非限制性示例实施例。在该示例性实施例中，传动系统包括推进动力源6(诸如电机或内燃发动机)，其经由变速器装置与汽车的驱动轮2驱动地连接。变速器装置包括例如变速器单元17，该变速器单元17具有驱动地连接至推进动力源6的第一传动轴8和例如经由差动齿轮变速器10和/或驱动轴而驱动地连接至一个或多个车轮2的第二传动轴9。变速器单元17可以例如包括变速器壳体7，该变速器壳体7保持多速变速器、单速变速器、无级变速变速器等，以用于在第一传动轴8和第二传动轴9之间提供期望的齿轮比。
55.在图2的示例性实施例中，变速器单元17包括多速变速器，即具有多个离散档位的变速器，其中，各档位具有唯一的齿轮比。显然，根据本公开内容的复合变速器壳体7和用于
制造此种壳体7的相关方法不限于该类型的变速器单元17，该类型的变速器单元17应仅被视为用于在示例性的上下文中描述壳体的非限制性示例。
56.图2示出了具有电推进电机6、变速器单元17、差动齿轮箱和一组驱动轮2的电传动系5的示意图，其中，变速器单元17包括壳体17和两档自动手动变速器atm。根据该示例性实施例的变速器单元17带有具有第一齿轮比的常啮式第一档11、具有第二齿轮比的常啮式第二档12。
57.第一档11包括惯性转动(自由转动)的第一齿轮13，该惯性转动的第一齿轮13布置在第一传动轴8上并且能够相对于第一传动轴8旋转，并且与旋转地固连于第二传动轴9的第二齿轮14常啮合。第二档12包括惯性转动的第三齿轮15，该惯性转动的第三齿轮15布置在所述第一传动轴8上并且能够相对于所述第一传动轴8旋转，并且与旋转地固连于第二传动轴9的第四齿轮16常啮合。
58.通过轴套19布置在第一传动轴8上并旋转地固连于第一传动轴8的能够轴向移动的换档套筒18包括一组套筒齿(也称为犬齿)，这组套筒齿可以借助于换档致动器28和换档臂30沿着换档轴线25向两个方向轴向地移动，以用于分别接合相关联的第一齿轮13和第三齿轮15的对应的齿或犬齿26、27，从而使得能够根据情况在第一传动轴8和第二传动轴9之间选择合适的传动比。
59.提供电子控制系统20以用于控制变速器单元17的操作，特别是用于控制换档致动器28的操作。如图2所示，电子控制系统20还可以布置成用于控制电功率转换器21(诸如例如逆变器)的操作(工作)，该电功率转换器21布置成用于控制从高压燃料电池和/或高压电力存储系统22(如电池)提供给电机6的电压和电流。电子控制系统20可以实施为具有控制较小单元的多个单独电子控制器的分布式系统，或者借助于对包括多个较小单元的系统进行控制的更为中心化的控制系统来实施。
60.如上所述，所示的两档变速器单元17纯粹是许多可能的和可选的布局的一个例子，并且根据本公开内容的复合变速器壳体可以在许多其他类型的变速器单元17，如单档变速器，三档至多但不限于九档变速器单元，或者甚至例如至多25档变速器单元中实施或使用，并且变速器单元可以例如实施为常规和混合的双离合器变速器(dct和dcth)或自动手动变速器(amt)。
61.此外，根据本公开内容的变速器壳体还可以在许多不同类型的传动系的变速器单元中实施，诸如具有燃烧发动机以作为主要动力源的常规燃烧动力传动系，或者具有燃烧发动机和电机以作为用于推进交通工具的动力源的混合动力系。
62.图3示意性地示出了包括与变速器单元17驱动地连接的推进电机6的示例性传动系5的一部分的、垂直于轴向方向ad的外部侧视图，并且图4示意性地示出了同一传动系5的轴向外部侧视图。
63.图5表示沿着图4中的切线a-a的截面，示意性地示出了与图3中相同的传动系5，不同点在于其是截面图。变速器单元的输出轴23可以例如驱动地连接至差动齿轮箱或单独的驱动轮。
64.图4的变速器单元17的第一档和第二档的示例性设计和功能，包括借助于换档致动器28控制的能够轴向移位的换档套筒18，与上面参考图2描述的相同，因此在此不再重复。可参考图2和与齿轮和传动比变化有关的相关描述段落。
65.例如，电机6可以通过多个螺栓29直接地螺栓连接至变速器壳体7的外表面，这些螺栓29可以接合在壳体7中的对应的螺纹附接孔34中。然而，可替代地，推进动力源可以布置得离壳体7更远，并且仅仅驱动地连接至第一传动轴8。电机6通常包括固定的定子31、布置在中心扭矩输出轴33上的转动的转子32。
66.本变速器单元17的变速器壳体7是复合变速器壳体，因为它由采用不同类的材料制成的若干部件组成。
67.具体而言，该复合变速器壳体被构造成用于将一组传动轴8、9和齿轮13-16以及润滑剂流体密封地封闭在复合变速器壳体7的内部空间35内。此外，复合变速器壳体7包括具有第一附接区域43的第一碳纤维骨架部件41、具有第一附接区域44的第二碳纤维骨架部件42、由塑料材料制成并具有第一密封表面53的第一密封盖部件51、以及由塑料材料制成并具有第二密封表面54的第二密封盖部件52。第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第一附接区域43、44相互连接，以用于提供限定所述内部空间35的刚性结构框架，并且第一密封盖部件51的第一密封表面53和第二密封盖部件52的第二密封表面54被压在一起，以用于提供围绕所述内部空间的密封外壳。
68.换言之，第一密封盖部件51的第一密封表面53和第二密封盖部件52的第二密封表面54可以被压在一起以彼此直接相互接触，以用于提供围绕所述内部空间的密封外壳。可替代地，第一密封盖部件51的第一密封表面53和第二密封盖部件52的第二密封表面54可以被压在一起，同时具有布置在第一密封表面53和第二密封表面54之间的中间密封垫片，以用于提供围绕所述内部空间的密封外壳。
69.为了更详细地描述图3-5的复合壳体的设计和组成，提供了图6，图6示意性地示出了图5的复合壳体的截面的分解视图，但在此未示出传动轴8、9、齿轮13-16和换档装置。
70.类似地，提供了图7a和7b，图7a和7b分别示意性地示出了根据图6的视图b-b和c-c的第一密封盖51和第二密封盖52的内表面的轴向侧视图。另外，提供了图8a和8b，图8a和8b分别示意性地示出了根据图6的视图d-d和e-e的第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的内表面的轴向侧视图。
71.如图5所示，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42以及第一密封盖部件51和第二密封盖部件52都可以通过一组共用的紧固件45(特别是螺钉)连结在一起，紧固件中的每一个延伸穿过所有所述部件41、42、51、52并将它们压在一起。换言之，沿着第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的周边设置的附接孔46与沿着第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的周边设置的附接孔47匹配，从而使得当安装在适当的安装位置时，密封盖部件51、52的所述附接孔46与碳纤维骨架部件的附接孔47对准。因此，用于将第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42以及第一密封盖部件51和第二密封盖部件52装配成一个单个结构(件)的紧固件45中的每一个在适当对准时可以插入穿过所有所述部件，并且用于将所有所述部件一起夹紧至最终的变速器壳体。由此，需要的紧固件更少，从而节省了重量和成本，并且需要拧紧的紧固件更少，从而提供了更具成本效益的制造(方式)。
72.如图5、6、7a和7b所示，根据前述权利要求中任一项的复合变速器壳体，其中根据复合变速器壳体7的一些示例性实施例，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可以是在装配复合变速器壳体时分别附接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42或与
其装配的分开(独立)的部件。换言之，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可以与第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42分开制造，并且所有这些部件可以之后通过紧固件45装配在一起以形成成品复合变速器壳体7。因此，通常也可以通过移除紧固件45而将装配后的壳体7再次拆卸。
73.然而，根据一些其他示例性实施例，可替代地，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可以分别重叠注塑(overmould)在第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的外侧或内侧。这通常导致第一密封盖部件51和第二密封盖部件52与第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的高强度结合，从而防止在完成成型工艺之后密封盖部件51、52从第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42移除或发生解体。将第一密封盖部件51和第二密封盖部件52重叠注塑于第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的优点可以是降低因第一密封盖部件51和第二密封盖部件52与第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42之间的相对运动而引起的噪音和振动的风险。另一方面，分开制造的第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的优点可以是制造较不复杂，因为重叠注塑是相对复杂的制造工艺。
74.如图5、6、7a-7b所示，由第一密封盖部件51和第二密封盖部件52形成的密封外壳基本上完全覆盖刚性结构框架。由此，实现了更防漏的壳体，并且降低了灰尘或湿气进入变速器壳体的风险。但是，密封外壳中的一些开口通常是不可避免的，例如在界面区域，即传动轴8、9与外部部件相互作用的区域，或者离合器换档臂进入密封外壳的区域，等等。
75.在图5的示例性实施例中，第一细长传动轴和第二细长传动轴8、9沿变速器壳体的轴向方向ad延伸，并且用于将至少第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42相互连结的紧固件45也沿所述轴向方向ad延伸。因此，壳体包括细长传动轴8、9，该细长传动轴8、9具有在变速器壳体的轴向方向ad上的细长延伸部，并且第一附接区域43、44通过沿所述轴向方向ad延伸的紧固件45而装配在一起。由此，安装有齿轮的第一传动轴8和第二传动轴9的装配得到了简化。
76.第一传动轴8整体上转动地连接(例如通过合适的扭矩传递连接部)于电机6的输出轴。在图5的示例性实施例中，第一传动轴8与电机6的输出轴伸缩地、转动地连接。
77.如上所述，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的每一个具有第一附接区域43、44，并且第一附接区域43、44相互连接以用于提供刚性结构碳纤维框架。根据一些示例性实施例，如图3-8b所示，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的每一个的第一附接区域43、44包括围绕第一附接区域43、44，即沿着图3-8b中的第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42之间的接触周边分布的多个附接孔47。
78.第一附接区域43、44的附接孔47例如可以设置在第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的周边凸缘50中。
79.换言之，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的每一个可以例如具有基本碗形形状，并且包括内侧、外侧和用于与所述部件41、42中的另一个连接的边缘，其中，多个附接孔47围绕第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的边缘分布，以用于借助于紧固件45实现第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的相互连接。
80.这些附接孔47可以直接设置在第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第一附接区域43、44的碳纤维结构中。可替代地，某些类型的插入件(特别是附接插入件
48)可以紧固于第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42，并用于将第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42相互连接。
81.在第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42固化之后能够机加工插入件48这一方面，插入件(如附接插入件48)是有利的。在此，机加工指的是，例如材料去除工艺，诸如铣削、钻孔、研磨等，并且插入件48的材料可以是金属诸如铝合金、钢等，或者塑料材料诸如聚氨酯。由于在制造和固化期间附接孔47或插入件48(如果使用的话)在第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42内的正确的最终定位，在最终固化之后对插入件48进行机加工提供了实现第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42之间的完全平坦的接触表面以及第一附接区域43、44内的完全对准的附接孔47的优点。此外，金属插入件48通常更适合于耐受由紧固件45产生的高压缩力，从而减少对第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的风险或损坏。
82.如图6所示，附接插入件48通常具有平坦的前表面55，即，附接插入件48面向其他碳纤维骨架部件的邻接表面，以用于实现第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42之间的平坦接触表面。
83.变速器壳体7的刚性结构框架可包括用于各种目的的另外的附接孔、附接区域和/或附接插入件。例如，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的一者或二者可以包括直接布置在碳纤维骨架中或布置在一个或多个附接插入件中的另外的附接孔，以用于改进第一密封盖部件51和第二密封盖部件52对第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的附接。特别地，为了减少第一密封盖部件51和第二密封盖部件52与第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42之间的不期望的振动干涉的风险，除了布置在第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的周边凸缘50处的那些位置之外，还可以适当地在更多的位置处紧固第一密封盖部件51和第二密封盖部件52。
84.例如，在一些示例性实施例中，可以适当地提供一些额外的附接孔，这些额外的附接孔直接布置在第一碳纤维骨架部件41或第二碳纤维骨架部件42中，或者布置在固连于第一碳纤维骨架部件41或第二碳纤维骨架部件42的一个或多个附接插入件中，其中，这些额外的附接孔布置在碗状的第一碳纤维骨架部件41或第二碳纤维骨架部件42的底部区域中，即远离第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第一附接区域43、44的位置处，以作为补充的附接。
85.例如，这些额外的附接孔带有螺纹，以用于简化第一密封盖部件51和第二密封盖部件52与第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的附接。
86.此外，在例如动力推进源6(如电机)紧固于变速器壳体7的那些示例性实施例中，变速器壳体7的刚性结构框架可以包括用于此目的的另外的附接孔、附接区域和/或附接插入件。
87.例如，如图5、6和8b中示意性地示出的，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的一个可以包括第二附接区域57，该第二附接区域57具有多个附接插入件58，用于使得电机6能够附接至变速器壳体7。如上所述，电机6然后可以例如经由多个螺纹螺栓29直接地螺栓连接至变速器壳体7的外表面，该多个螺纹螺栓29接合在第一碳纤维骨架部件41或第二碳纤维骨架部件42的附接插入件58的对应螺纹附接孔34中。
88.此外，如图5、6和8b中示意性地示出的，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架
部件42中的至少一者，尤其是二者，具有固定至其上的轴承59(诸如滚柱轴承)，其中，轴承59可旋转地支撑安装在轴承内的第一传动轴8和第二传动轴9中的一个。例如由塑料材料或金属制成的轴承59可以安装于在第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中设置的孔内。例如，轴承59可以过盈配合于或以其他方式紧固于第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42内的预制孔(预先制造的孔)。
89.可替代地，通过在制造第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42期间将连续的碳纤维丝束缠绕在轴承周围，然后使碳纤维丝束固化以将轴承刚性地附接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42，可以将轴承59紧固于第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42。
90.根据又一替代方案，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的一者或二者具有固定至其上的轴承插入件60，其中，轴承59紧固在轴承插入件60内。该轴承插入件60提供的优点是使得能够在碳纤维结构固化后对轴承插入件60进行机加工，以确保公共轴8、9的轴承59的适当对准，以及第一传动轴8和第二传动轴9之间的适当横向距离，以用于提供齿轮的正确啮合特性。通过在制造第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42期间将连续的碳纤维丝束缠绕在轴承59周围，然后使碳纤维丝束固化以将轴承插入件60刚性地附接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42，可以例如将轴承插入件60固连于碳纤维结构。
91.特别地，轴承59的环形外表面可以过盈配合于或固连于轴承插入件60的环形内孔61中。
92.参照图4、5、7a-7b、8a-8b，轴承插入件60可以例如具有卷轴形状，即具有左侧凸缘和右侧凸缘的环形形状，以用于保持已缠绕的碳纤维丝束并将其固连于轴承插入件60。
93.在图3-7b所示的变速器壳体的示例性实施例中，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52共同提供围绕刚性结构框架的周边密封容器。
94.第一密封盖部件51和第二密封盖部件52中的每一个可以具有碗形形状，包括内侧、外侧和用于与所述部件中的另一个密封接触的边缘。因此，第一密封表面53和第二密封表面54设置在各部件的边缘处，特别是设置在第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的周边凸缘50的区域中。
95.此外，除了沿着第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的周边设置以用于将密封盖部件51、52紧固于彼此和/或紧固于第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的前述附接孔46之外，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可以在更多位置处紧固于相关联的第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42。例如，变速器壳体7的刚性结构框架可包括用于各种目的的另外的附接孔、附接区域和/或附接插入件。例如，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的一者或二者可以包括直接布置在碳纤维骨架中或布置在一个或多个附接插入件中的另外的附接孔，以用于改进第一密封盖部件51和第二密封盖部件52对第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的附接。尤其是，为了减少第一密封盖部件51和第二密封盖部件52与第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42之间的不期望的振动干涉的风险，除了布置在第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的周边凸缘50处的那些位置之外，还可以适当地在更多的位置处紧固第一密封盖部件51和第二密封盖部件52。
96.例如，如图4、5、7a-7b和8a-8b中示意性地示出的，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的一个或多个轴承插入件60可设有被构造成用于经由螺纹紧固件87将第一密封盖部件51和第二密封盖部件52附接至其的一个或多个内螺纹孔62，该螺纹紧固件87延伸穿过第一密封盖部件51和第二密封盖部件52中的专用附接孔63。
97.在图7a中，为第二传动轴9的出口通道提供了额外的孔64，以用于将推进扭矩传递到驱动轮。此外，在图7b中，提供了额外的孔65以用于将电机6附接至变速器壳体7。
98.第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可以例如由热固性塑料或聚合物材料或类似的低粘弹性和/或低蠕变聚合物材料制成。例如，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可以由非纤维增强环氧树脂或具有类似的低蠕变特性，例如具有环氧树脂的蠕变阻力的至少75％(特别是至少90％)的其他材料制成。酚醛树脂、氨基树脂、聚酯树脂、硅酮树脂、环氧树脂和聚氨酯是可用于制造第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的热固性聚合物材料的一些例子。可替代地，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可由纤维增强的热固性聚合物材料制成。
99.图8a和8b分别示出了第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的内侧。多个附接插入件48、58的位置和碳纤维骨架的设计或图案被优选地选择，以在将第一部件41和第二部件42连结之后提供高强度、刚性且可靠的刚性结构框架。例如，可以通过执行变速器壳体的基于三维应力和/或应变的拓扑优化或生成式设计来计算或确定所选择的设计或图案。基于应力和/或应变的拓扑优化可以例如使用有限元法(fem)(即有限元分析)来执行。
100.一般来说，尺寸、形状和拓扑优化以及生成式设计涉及识别最佳(最优)设计的不同方面。尺寸优化涉及找到构件截面面积的最佳厚度，形状优化涉及找出给定设计域内的最佳形状，并且拓扑优化涉及识别预定义的设计域内的最佳材料分布。
101.拓扑优化方法通常基于fem，并且可能包括灵敏度分析。拓扑优化方法通常利用fem网格中的各个有限元，并且各个有限元被指定为设计变量，例如单元的材料密度。通过针对每次迭代计算应力和应变水平，可以迭代地更新各个单元的参数值(例如材料密度)，以用于达到最佳设计。
102.因此，用于执行基于应力和/或应变的拓扑优化的一个示例性策略可以包括，首先准备变速器壳体的具有某些设计限制的初始设计，设计限制例如外部空间、与推进动力源和驱动轮的驱动轴的连接接口、用于内部齿轮的空间，等等。初始设计的变速器壳体的壁可以例如是实心壁。此后，当某些力/力矩被施加于变速器壳体和/或轴以模拟变速器壳体的使用时，计算所产生的应力水平和/或应变水平。然后从设计中移除变速器壳体的具有低应力水平和/或低应变水平的区域，并且执行新的迭代，包括新的应力水平和/或应变水平的计算和所导致的材料移除。然后继续其(迭代)，直到满足某个停止标准，诸如最低和/或最高应力和/或应变水平超过某个阈值。然后，所得到的图案可用于确定多个附接插入件48、58的位置和碳纤维骨架的设计或图案。
103.例如，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的碳纤维结构于是可以具有与变速器壳体的通过有限元分析导出的应力矢量对应的图案。
104.不仅可以优化框架的拓扑结构，而且还可以使用有限元分析优化诸如变速器壳体各个部分的材料厚度和尺寸的方面，即对变速器壳体的结构优化。
105.可以采用各种替代方式制造第一碳纤维骨架部件41或第二碳纤维骨架部件42。图9示意性地示出了用于制造第一碳纤维骨架部件41或第二碳纤维骨架部件42的一个示例性方法的卡具或模具66的3d视图。此种方法包括通过首先将碳纤维丝束缠绕在卡具或模具的一组柱或其他物体(对象)周围，直到达到单个连接臂或节段的期望厚度，从而生产碳纤维结构。例如，可以在碳纤维丝束制造商的制造过程中对碳纤维丝束进行预浸渍，使得在执行缠绕操作时不需要额外的浸渍。可替代地，可以在将碳纤维丝束缠绕在卡具或模具上之前用树脂浸渍碳纤维丝束，例如通过将连续碳纤维丝束向下引入到浸渍槽(容器)或涂覆槽(容器)中。
106.图12示意性地示出了缠绕在线轴上并准备用于制造第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的连续的长丝碳纤维丝束。
107.在最终的缠绕过程之后，使缠绕有碳纤维结构的卡具或模具固化，以提供最终的刚性的第一碳纤维骨架部件41或第二碳纤维骨架部件42。
108.图9的卡具或模具66可用于制造例如第一碳纤维骨架部件41，其具有底面67和顶面68。两个环形突起(部)69或类似物可以设置在底表面处，并布置成接收轴承附接件60。此外，多个柱70设置在某些位置，以用于使得能够将连续碳纤维丝束缠绕在第一碳纤维骨架部件41的各个构件周围。
109.如果需要附接插入件48、58，那么可以将它们如图10所示地安装在所述柱70上，图10示出了穿过两个单独的柱70的卡具或模具的截面。具体而言，在该示例性设计中，第一附接区域43的附接插入件48安装在位于顶表面68上的柱上，并且没有任何插入件的柱设置在底表面67处。示意性地示出了连续碳纤维丝束，其围绕附接插入件48和底表面67处的柱70缠绕以形成碳纤维臂或节段71。在碳纤维结构固化之后，可以将其从卡具或模具上提起并分离，卡具或模具被用于制造新的碳纤维骨架部件。
110.图10的附接插入件48具有卷轴形状(即具有左侧凸缘和右侧凸缘73的环形形状)，以用于保持已缠绕的碳纤维丝束并将其固连于附接插入件48。
111.图11a示意性地示出了附接插入件的示例性实施例的俯视图，该附接插入件具有带有内部附接孔47的内部中央环形线轴74，以及用于保持已缠绕的碳纤维丝束并将其固连于附接插入件48的左侧凸缘和右侧凸缘73。
112.图11b示意性地示出了附接插入件的另一示例性实施例的俯视图，该附接插入件具有带有内部附接孔47的内部中央环形线轴74，以及用于保持已缠绕的碳纤维丝束并将其固连于附接插入件48的左侧凸缘和右侧凸缘73。此外，下凸缘73的圆形区段75被省略，以简化连续的长丝碳纤维丝束围绕附接插入件的缠绕。
113.缠绕过程可以是自动化的，并使用工业机器人来执行。因此，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的制造过程可以高度自动化并且这是有成本效益的，并且缠绕制造过程基本上不产生废料(材料浪费)。
114.如图13中示意性地示出的，在制造过程中，为了简化缠绕过程，可以将某种类型的端部档块72临时安装在柱70上，这是因为由于第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的合乎期望的三维形式降低了连续碳纤维丝束的缠绕圈过早地从柱意外滑落的风险。此外，可移除的端部档块72还可以允许简化碳纤维结构从卡具66的分离。可替代地，其它类型的插入件可以安装在柱上，以用于简化碳纤维结构的缠绕和/或移除。
115.图14示出了用于制造具有特定形状的细长碳纤维结构的卡具或模具66的一系列柱70的示意图，其中，连续的碳纤维丝束分别围绕柱70中的每一个独立地进行缠绕。
116.下面参照图15a-18描述用于制造例如第一碳纤维骨架部件41的方法，其中图15a和15b表示第一状态，图16a和16b表示后续的第二状态，图17a和17b表示接近完成状态，并且图17表示最终分离状态。
117.图15a示意性地示出了第一卡具或模具66，其具有永久地连结(固定连结)于卡具或模具的多个柱70，以及永久地连结于卡具或模具的底表面的两个环形突起69。
118.卡具或模具的多个柱70的位置被选择为用于实现连续的长丝碳纤维丝束的缠绕模型，从而使得所得的碳纤维结构具有与通过变速器壳体的基于应力和/或应变的拓扑优化而得到的应力矢量对应的图案。此外，提供两个环形突起69以用于接收轴承插入件60。
119.图15b示意性地示出了沿着图15a的截面f-f穿过卡具或模具66的截面。
120.图16a示出了与图15a相同但此时处于后续状态的卡具或模具66，其中，一组附接插入件48已安装在一些柱70上，而一些其他柱70仍没有插入件，并且两个轴承插入件60已安装在两个环形突起69上。
121.图16b示意性地示出了沿着图16a的截面g-g穿过卡具或模具66的截面。
122.图17a示出了与图16a相同但此时仍处于进一步的后续状态的卡具或模具66，其中，一卷或多卷连续的长丝碳纤维丝束已沿围绕多个柱、附接插入件48和轴承插入件60的模型缠绕，以用于生产第一中间部件。连续的长丝碳纤维丝束的所选择的缠绕模型例如使得所得的碳纤维结构具有与通过变速器壳体的基于应力和/或应变的拓扑优化而得到的应力矢量对应的图案。继续缠绕，直到碳纤维结构的各单独的碳纤维臂或节段71达到期望厚度为止。缠绕可以手动进行，但优选采用机器人缠绕工艺。
123.图17b示意性地示出了沿着图17a的截面h-h穿过卡具或模具66的截面。
124.举例来说，就在缠绕之前，通过例如浸渍槽预先浸渍或浸渍所缠绕的连续的长丝碳纤维丝束。
125.连续的长丝碳纤维丝束由例如至少75％(特别为至少90％，更特别为至少97％)的碳纤维材料制成。
126.此外，连续的长丝碳纤维丝束包括例如每丝束约1000-200000股加捻或未加捻的连续碳长丝，具体而言，每丝束约5000-50000股加捻或未加捻的连续碳纤维长丝。
127.此后，使第一中间碳纤维骨架部件41固化，以用于提供第一最终刚性碳纤维骨架部件41。典型的固化工艺是高压釜处理或在烘箱中加热，但也可以使用其他固化工艺。
128.在固化之后，如图18中示意性地示出的，将刚性的最终碳纤维骨架部件41从卡具或模具分离。第二碳纤维骨架部件42是以对应的方式进行制造的。
129.第一密封盖部件51和第二密封盖部件52中的每一个可以例如通过注塑或类似方法单独制造。
130.第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42以及第一密封盖部件51和第二密封盖部件52然后可以通过一组共用的紧固件45最终连结在一起，紧固件45中的每一个如图5所示地延伸穿过所有所述部件，并将它们压在一起。
131.换言之，所产生的第一骨架部件41具有借助于缠绕在其上的连续长丝碳纤维在第一附接区域43中固定至其上的第一组附接插入件48，第二骨架部件42具有借助于缠绕在其
上的连续长丝碳纤维在第一附接区域44中固定至其上的第二组附接插入件48，并且第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42是通过将第一组附接插入件48与第二组附接插入件48紧固而相互连接的。此外，第一密封盖部件和第二密封盖部件是在装配复合变速器壳体7时分别附接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的分开(独立)的部件。
132.图19示意性地示出了图5的第一区域76的放大图。根据一些示例性实施例，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42以及第一密封盖部件51和第二密封盖部件52中的至少一个可以设有固定装置77，诸如夹子、保持器、夹具、通道或引导件，等等，固定装置77位于在位于刚性结构框架和密封外壳之间的空间78中，并被构造成用于对安装在位于刚性结构框架和密封外壳之间的所述空间78中的装置79(诸如例如管道、软管、导电导线、传感器、致动器等)进行固定或引导。通过将装置79布置或保持在由刚性结构框架和密封外壳封闭的所述空间78内，装置79在某种程度上得到更好的保护，从而避免与变速器壳体7的旋转部分或布置在变速器壳体7外部的物体接触。此外，此种装置79的布置和安装可以得到简化并且更具成本效益。
133.图19的示意放大图还示出了，在完成围绕柱、附接插入件48、58和/或轴承插入件60的缠绕之后，碳纤维结构构造成填充各附接插入件48的凸缘73之间的空间，以用于形成高强度且牢固的碳纤维结构。
134.图19还示出了第一密封装置80可以设置在第一密封盖部件51的第一密封表面53和第二密封盖部件52的第二密封表面54之间。该第一密封装置80可有利于确保密封外壳的防漏性和减少噪音和振动。
135.根据一些示例性实施例，第二密封装置81可以设置在紧固件45与第一密封盖部件51和第二密封盖部件52之间，以用于降低噪音和振动。
136.此外，尽管图19中未示出，但第三密封装置可设置在第一附接插入件48中的每一个与第一密封盖部件51和第二密封盖部件52之间，以用于降低噪音和振动，和/或第四密封装置可设置在两个邻接的第一附接插入件48之间，以用于降低噪音和振动。
137.图20示意性地示出了图5的第二区域83的放大图，示出了轴承插入件60等部分的细节。更详细地说，第一碳纤维骨架部件41的轴承插入件60中的一些可以设有一个或多个内螺纹孔，该一个或多个内螺纹孔被构造成用于经由螺纹紧固件87将第一密封盖部件51附接至其中。环形密封装置84可以设置在第二传动轴9的出口通道的区域中。
138.此外，图20还清楚地示出了轴承插入件60可以具有线轴形的芯部区域，该芯部区域具有左侧凸缘和右侧凸缘73以用于保持已缠绕的碳纤维丝束并将其固连于轴承插入件60。
139.图21示意性地示出了轴承插入件60的可替代的示例性实施例，该轴承插入件60具有额外的凸缘85以用于改进轴承59在轴承插入件60内的附接，因为轴承59由此可以由轴承插入件60的额外的凸缘85轴向地支撑。
140.图22示出了变速器壳体7的又一示例性实施例，该变速器壳体7具有由布置在第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42内的第一密封盖部件51和第二密封盖部件52制成的密封外壳。因此，设置在第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的周边凸缘50中的附接孔46被夹在沿着第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的周边设置的附接
孔47之间，并由共用的紧固件45连结。
141.除了周边凸缘50的附接位置之外，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52还可以在其他位置附接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42。例如，如图22所示，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52可以附接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的轴承插入件60。此外，第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42可设有专用的附接插入件86，该专用的附接插入件86被构造成用于借助于紧固件87将第一密封盖部件51和第二密封盖部件52连接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42。
142.图23示出了复合变速器壳体7的又一示例性实施例，其中第一密封盖部件51和第二密封盖部件52布置在第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的外侧。然而，在该示例性实施例中，第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的密封表面53、54不直接相互接触，而是密封地附接至第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的外表面。
143.换言之，第一密封盖部件51的第一密封表面53和第二密封盖部件52的第二密封表面54被压压靠与第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42相关联的对应的密封表面，以用于提供围绕所述内部空间的密封外壳。
144.因此，第一密封装置可以设置在第一密封盖部件51的第一密封表面53和与第一碳纤维骨架部件41相关联的对应的密封表面之间。类似地，第一密封装置可以设置在第二密封盖部件52的第二密封表面54和与第二碳纤维骨架部件42相关联的对应的密封表面之间。
145.此种布置在某些实施方式中可能是有益的，例如当第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42中的每一个包括用于相互连接的基于金属的第一附接区域43、44时，从而无需完全包封内部刚性结构的外表面。
146.下面将参照图24描述用于制造车辆传动系的变速器的复合变速器壳体7的方法的基本步骤。该方法包括第一步骤：制造具有第一附接区域43的第一碳纤维骨架部件41、具有第一附接区域44的第二碳纤维骨架部件42、由塑料材料制成并具有第一密封表面53的第一密封盖部件51、以及由塑料材料制成并具有第二密封表面54的第二密封盖部件52。
147.当所有这些部件都可得(可用)时，该方法包括第二步骤s20：装配所述第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42以及第一密封盖部件51和第二密封盖部件52，从而使得所述第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第一附接区域43、44相互连接并限定刚性结构框架，所述刚性结构框架限定内部空间35，以及从而使得所述第一密封盖部件51的第一密封表面53和第二密封盖部件52的第二密封表面54被压在一起或者压靠(抵靠)与所述第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42相关联的对应的密封表面，以用于提供围绕所述内部空间35的密封外壳。
148.清楚的是，装配第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42以及第一密封盖部件51和第二密封盖部件52的第二步骤s20还可以包括在封闭和密封壳体之前将变速器装置安装在变速器壳体内，其中，变速器装置包括传动轴和齿轮等的各种组合。
149.第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42可以以各种方式制造，并且参考图25将更详细地描述其中的一种方式。因此，根据一些示例性实施例，制造第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第一步骤s10包括子步骤s13，提供具有多个柱70和/或附接插入件48、58的第一卡具或模具66和提供具有多个柱和/或附接插入件的第二卡具或模具。
150.制造第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第一步骤s10还包括第二子步骤s17，沿着围绕所述第一卡具66或模具的所述多个柱70或附接插入件48、58的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第一中间部件，并且沿着围绕所述第二卡具或模具的所述多个柱或附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第二中间部件。
151.最后，制造第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第一步骤s10还包括第三子步骤s19，使所述第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化，以用于提供所述第一刚性碳纤维骨架部件41和第二刚性碳纤维骨架部件42。
152.根据一些示例性实施例，制造第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件的第一步骤s10包括使用附接插入件。因此，参考图26描述制造第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的略微备选的第一步骤s10。在此，主要的第一步骤s10包括：第一子步骤s13，提供具有多个柱70的第一卡具或模具66并提供具有多个柱的第二卡具或模具；以及之后的子步骤s14，在所述第一卡具或模具上安装第一组附接插入件，并在所述第二卡具或模具上安装第二组附接插入件。
153.类似于参考图25描述的方法步骤，该方法还包括：后续的子步骤s17，沿着围绕所述第一卡具或模具的所述第一组附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于所述生产第一中间部件，并且沿着围绕所述第二卡具或模具的所述第二组附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于所述生产第二中间部件，以及；之后的如上所述的后续步骤s19，使所述第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化。
154.此外，根据该示例性实施例，装配第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第二主要步骤s20包括将第一组附接插入件48与第二组附接插入件48紧固。
155.此外，根据一些示例性实施例，提供具有多个柱70和/或附接插入件48、58的第一卡具或模具66和提供具有多个柱和/或附接插入件的第二卡具或模具的前述第一子步骤s13可包括：第一额外子步骤s13a，通过执行所述变速器壳体的基于应力和/或应变的拓扑优化，确定所述变速器壳体的刚性结构框架的优化结构设计；以及之后的第二额外子步骤s13b，基于此，选择卡具或模具的设计，选择卡具或模具上的柱和/或附接插入件的位置和数量，以及选择围绕卡具或模具的多个柱或附接插入件的连续的长丝碳纤维丝束的缠绕模型，该缠绕模型产生与所确定的优化结构设计相对应的刚性结构框架的结构，尤其是在尺寸、形状和/或拓扑方面。
156.此外，根据一些示例性实施例，下面参照图28描述用于制造变速器壳体的另一备选方法，其中，第一步骤s10包括：第一子步骤s13，提供具有多个柱70的第一卡具或模具66并提供具有多个柱的第二卡具或模具；额外子步骤s15，将至少一个轴承插入件60安装在所述第一卡具或模具和第二卡具或模具中的至少一个上；以及，之后的子步骤s18，沿着围绕所述至少一个轴承插入件60的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产所述第一中间部件和/或第二中间部件。之后，该方法包括之后的如上所述的后续子步骤s19，使所述第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化。此外，根据该示例性实施例，装配第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第二主要步骤s20包括在轴承插入件60中安装用于支撑传动轴的轴承59。
157.参考图26和28描述的方法也可以进行组合，这意味着既安装附接插入件也安装一
个或多个轴承插入件。参照图29示意性地描述此种方法，其中，第一步骤s10包括：第一子步骤s13，提供具有多个柱70的第一卡具或模具66并提供具有多个柱的第二卡具或模具；以及额外子步骤s14*，在所述第一卡具或模具上安装第一组附接插入件，在所述第二卡具或模具上安装第二组附接插入件，以及在所述第一卡具或模具和所述第二卡具或模具上安装至少一个轴承插入件60。
158.主要的第一步骤s10还包括之后的子步骤s17*，沿着围绕第一卡具或模具的第一组附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，并且沿着围绕第二卡具或模具的第二组附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以及沿着围绕至少一个轴承插入件60的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第一中间部件和第二中间部件。
159.之后，该方法包括如上所述的后续子步骤s19，使所述第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化。此外，根据该示例性实施例，装配第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第二主要步骤s20包括在轴承插入件60中安装用于支撑传动轴的轴承59，以及将第一组附接插入件48与第二组附接插入件48紧固。
160.此外，根据一些示例性实施例，装配第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42的第二主要步骤s20包括：安装一组共用的紧固件45，紧固件45中的每一个延伸穿过第一碳纤维骨架部件41和第二碳纤维骨架部件42以及第一密封盖部件51和第二密封盖部件52并将它们压在一起，以用于将第一碳纤维骨架部件和第二碳纤维骨架部件相互连接，并用于借助于所述第一密封盖部件51和第二密封盖部件52围绕所述内部空间提供密封外壳。
161.要理解的是，以上描述本质上仅是示例性的，而不旨在限制本公开内容及其应用或使用。尽管已经在说明书中描述且在附图中例示了特定示例，但是本领域技术人员将理解，可进行各种更改，并且可用等同物替换它们的要素，而不脱离在权利要求中限定的本公开内容的范围。此外，可进行修改以使具体的情形或材料适应本公开内容的教导，而不脱离其基本范围。尽管上面讨论了通过图24-29的流程图描述的方法，但是应该理解的是，在所附权利要求和本文所描述的方法的构思范围内，一个或多个操作可以以随后明确描述以外的另一顺序来执行，并且这不一定意味着被限制为本文中明确提供的顺序。例如，参考图27讨论的方法步骤也可以在参考图25、26、28或29中的任何一个描述的方法中加以实施。因此，所讨论的方法仅仅是所构想的本公开内容的一个实施例，尽管没有明确描述，但是各个步骤可以与其他步骤进行结合。
162.因此，并不旨在将本公开内容限于作为当前用于实施本公开内容教导而构思出的最佳实施方式而公开的具体示例，这些具体示例通过附图例示并在说明书中进行了描述，相反，本公开内容的范围将包括落入前述说明和所附权利要求范围内的任何实施方式。权利要求中提到的附图标记不应当视为限制受权利要求保护的主题的范围，它们的唯一作用是使权利要求更容易理解。

技术特征：
1.一种用于交通工具传动系的变速器的复合变速器壳体(7)，所述变速器壳体(7)被构造成用于将一组传动轴(8、9)、齿轮(15、16、3、14)以及润滑剂流体密封地封闭在所述壳体(7)的内部空间内，并且包括：具有第一附接区域的第一碳纤维骨架部件(41)；具有第一附接区域的第二碳纤维骨架部件(42)；第一密封盖部件(51)，所述第一密封盖部件(51)由塑料材料制成并具有第一密封表面；以及第二密封盖部件(52)，所述第二密封盖部件(52)由塑料材料制成并具有第二密封表面，其中，所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)的所述第一附接区域(43、44)相互连接，以用于提供限定所述内部空间(35)的刚性结构框架；并且其中，所述第一密封盖部件(51)的所述第一密封表面(53)和所述第二密封盖部件(52)的第二密封表面(54)被压在一起或者压靠与所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)相关联的对应的密封表面，以用于提供围绕所述内部空间(35)的密封外壳。2.根据权利要求1所述的复合变速器壳体，其中，所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)中的每一个通过以下方式制造：沿着围绕卡具或模具(66)的多个柱(70)或附接插入件(48、58)的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，并随后使已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化。3.根据权利要求2所述的复合变速器壳体，其中，所述卡具或模具(66)的所述多个柱(70)或附接插入件(48、58)的位置以及所述连续的长丝碳纤维丝束的缠绕模型，基于所述变速器壳体(7)的基于应力和/或应变的拓扑优化或生成式设计进行选择。4.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述第一骨架部件(41)具有借助于缠绕在其上的连续长丝碳纤维在所述第一附接区域(43)中固定至其上的第一组附接插入件(48)，其中，所述第二骨架部件(42)具有借助于缠绕在其上的连续长丝碳纤维在所述第一附接区域(44)中固定至其上的第二组附接插入件(48)，并且其中，所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)通过将所述第一组附接插入件(48)与所述第二组附接插入件(48)紧固而相互连接。5.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)中的至少一者，特别是二者，具有借助于缠绕在其上的连续长丝碳纤维而固定至其上的轴承插入件(60)，并且其中，支撑传动轴(8、9)的轴承(59)紧固在所述轴承插入件(60)内。6.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)的附接插入件(48、58)和/或轴承插入件(60)设有用于将密封盖部件(51、52)附接至其上的内螺纹孔(34、62)。7.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)以及所述第一密封盖部件(51)和所述第二密封盖部件(52)中的至少一者设有固定装置(77)，所述固定装置(77)位于处在所述刚性结构框架和所述密封外壳之间的空间中，并被构造成用于固定或引导安装在位于所述刚性结构框
架和所述密封外壳之间的所述空间中的装置(79)。8.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)以及所述第一密封盖部件(51)和所述第二密封盖部件(52)通过一组共用的紧固件(45)连结在一起，所述紧固件(45)中的每一个延伸穿过所有所述部件并将它们压在一起。9.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述第一密封盖部件(51)和所述第二密封盖部件(52)是在装配所述复合变速器壳体(7)时分别附接至所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)的分开的部件；或者所述第一密封盖部件(51)和所述第二密封盖部件(52)分别重叠注塑在所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)的外侧或内侧。10.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述附接插入件(48、58)和/或轴承插入件(60)具有卷轴形状。11.根据前述权利要求中的任一项所述的复合变速器壳体，其中，所述第一密封盖部件(51)和所述第二密封盖部件(52)由热固性塑料材料制成或其他类似类型的低蠕变塑料材料制成。12.一种用于制造用于交通工具传动系的变速器的复合变速器壳体的方法，其中，所述变速器壳体(7)被构造成用于将一组传动轴(8、9)和齿轮(13-16)以及润滑剂流体密封地封闭在所述壳体(7)的内部空间(35)内，所述方法包括：制造具有第一附接区域(43)的第一碳纤维骨架部件(41)、具有第一附接区域(44)的第二碳纤维骨架部件(42)、由塑料材料制成并具有第一密封表面(53)的第一密封盖部件(51)、以及由塑料材料制成并具有第二密封表面(54)的第二密封盖部件(52)；装配所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)以及所述第一密封盖部件(51)和所述第二密封盖部件(52)，从而使得所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)的第一附接区域(43、44)相互连接并限定刚性结构框架，所述刚性结构框架限定所述内部空间(35)，以及从而使得所述第一密封盖部件(51)的所述第一密封表面(53)和所述第二密封盖部件(52)的第二密封表面(54)被压在一起或者压靠与所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)相关联的对应的密封表面，以用于提供围绕所述内部空间(35)的密封外壳。13.根据权利要求12所述的用于制造复合变速器壳体的方法，其中，制造所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)的步骤包括：提供具有多个柱(70)或附接插入件(48、58)的第一卡具或模具(66)，以及提供具有多个柱或附接插入件的第二卡具或模具；沿着围绕所述第一卡具或模具(66)的所述多个柱(70)或附接插入件(48、58)的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第一中间部件，以及沿着围绕所述第二卡具或模具的所述多个柱或附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产第二中间部件；以及使所述第一中间部件和所述第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化，以用于提供所述第一刚性碳纤维骨架部件(41)和所述第二刚性碳纤维骨架部件(42)。
14.根据权利要求13所述的用于制造复合变速器壳体的方法，其中，制造所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)中的每一个的步骤包括：在所述第一卡具或模具(66)上安装第一组附接插入件(48、58)，并在所述第二卡具或模具上安装第二组附接插入件；以及沿着围绕所述第一卡具或模具(66)的所述第一组附接插入件(48、58)的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于生产所述第一中间部件，以及沿着围绕所述第二卡具或模具的所述第二组附接插入件的模型缠绕连续的长丝碳纤维丝束，以用于所述生产第二中间部件；使所述第一中间部件和第二中间部件的已缠绕的连续长丝碳纤维丝束固化，以用于提供所述第一刚性碳纤维骨架部件(41)和所述第二刚性碳纤维骨架部件(42)；以及通过将所述第一组附接插入件(48)与所述第二组附接插入件(48)紧固，装配所述第一碳纤维骨架部件(41)和所述第二碳纤维骨架部件(42)。15.根据权利要求13或14所述的用于制造复合变速器壳体的方法，还包括：通过执行所述变速器壳体(7)的基于应力和/或应变的拓扑优化或生成式设计，确定所述变速器壳体(7)的刚性结构框架的优化结构设计；基于此，选择所述卡具或模具(66)的设计，选择所述卡具或模具(48，58)上的柱(70)和/或附接插入件(48、58)的放置位置和数量，以及选择围绕所述卡具或模具(66)的多个柱(70)或附接插入件(48、58)的连续长丝碳纤维丝束的缠绕模型，该缠绕模型产生与所确定的优化结构设计相对应的刚性结构框架的结构，尤其是在尺寸、形状和/或拓扑方面。

技术总结
一种用于交通工具传动系的变速器的复合变速器壳体(7)。变速器壳体(7)被构造成用于将一组传动轴(8、9)和齿轮(15、16、3、14)以及润滑剂流体密封地封闭在壳体(7)的内部空间内，并包括：第一碳纤维骨架部件(41)，其具有第一附接区域；第二碳纤维骨架部件(42)，其具有第一附接区域；第一密封盖部件(51)，其由塑料材料制成并具有第一密封表面；以及第二密封盖部件(52)，其由塑料材料制成并具有第二密封表面。第一和第二碳纤维骨架部件(41、42)的第一附接区域(43、44)相互连接，以用于提供限定内部空间(35)的刚性结构框架，并且第一和第二密封盖部件(51、52)的第一和第二密封表面(53、54)被压在一起或压靠与第一和第二碳纤维骨架部件(41、42)相关联的对应的密封表面，以用于提供围绕内部空间(35)的密封外壳。围绕内部空间(35)的密封外壳。围绕内部空间(35)的密封外壳。


技术研发人员：E
受保护的技术使用者：浙江吉利控股集团有限公司
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2023/7/20