[发明专利]同轴布置变速器构型向平行轴布置的结构拓扑转换方法

说明书

本发明公开了一种同轴布置变速器构型向平行轴布置的结构拓扑转换方法，包括步骤：将同轴布置变速器构型方案中所有构件轴系进行分类与编码；定义同轴布置变速器的结构矩阵G和换挡元件矩阵H；经结构拓扑转换得到的两个轴系子矩阵和所有新增的定轴齿轮组进行合并，联合最终得到的换挡元件矩阵，即为转换后的平行轴布置变速器构型方案的结构矩阵和换挡元件矩阵。该方法在不改变变速器构型方案所具有的挡位或者工作模式的前提下，能够将任意结构型式的同轴布置变速器构型方案变换为平行轴布置的变速器构型方案，而且依据此方法可以进一步拓展至三轴（含）以上布置的变速器构型方案。

技术领域

本发明涉及变速器领域，具体涉及一种同轴布置变速器构型向平行轴布置的结构拓扑转换方法。

背景技术

电动化是全球汽车产业四大变革方向之一。《节能与新能源汽车技术路线图（2.0版）》规划2035年传统能源乘用车实现 100% 的混动化。多档（模）变速器是混动汽车最核心的部件，也是纯电动汽车进一步提升动力性和经济性的重要技术途径。混动汽车的传动系统具有多个动力源，除内燃机外，还增加1~2个电机来实现纯电动模式、混动模式等多个工作模式，每种工作模式下可能还有多个挡位。传统的多档（模）的传动系统，多采用同轴式布置，电机的引入使得空间布置成为难题，特别是轴向尺寸。如果采用平行轴布置型式，将多个动力源、齿轮组和换挡元件在多个平行轴间分散，则可缩短变速器总成的轴向尺寸。在现有的专用型混动变速器构型方案中，本田公司研发的混动变速器构型i-MMD、通用公司研发的混动变速器构型Voltec、上汽公司研发的混动变速器构型EDU都延续了传统变速器的同轴布置型式，将所有动力源进行同轴布置，轴向尺寸较大。但是，广汽研发的串并联混动变速器构型方案G-MC是最早提出将双电机进行平行轴布置的，丰田公司也在研发第四代混动变速器THS IV时，放弃了前三代混动构型方案中都采用的同轴布置型式而采用双电机平行轴布置的构型方案，长城最新发布的柠檬混动也是采用双电机平行轴布置型式，都获得了较短的轴向尺寸。可见，平行轴布置型式已成为混动汽车用专用型变速器构型的一种主流结构型式。对于传统能源汽车所用的同轴式变速器，已有成熟的构型方案综合与优选方法及其相关算法，也有较多公开的同轴布置变速器构型方案。而对于专用型混动变速器构型方案，目前储备方案不多，为数不多的构型方案都处于专利保护和技术垄断阶段。因此，提出将同轴布置变速器构型方案变为平行轴布置变速器构型方案的拓扑转换方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种变速器构型方案在同轴布置与平行轴布置之间的拓扑转换方法，在不改变该构型方案所具有的挡位或者工作模式的前提下，能够将任意结构型式的同轴布置的变速器构型方案变换为平行轴布置的变速器构型方案，而且依据此方法可以进一步拓展至三轴（含）以上布置的变速器构型方案。

为实现上述目的，本发明提供了一种同轴布置变速器构型向平行轴布置的结构拓扑转换方法，包括以下步骤：

步骤一：将同轴布置变速器构型方案中所有构件轴系进行分类与编码；

步骤二：定义同轴布置变速器构型方案的结构矩阵G和换挡元件矩阵H；

步骤三：从同轴布置变速器构型方案的结构矩阵G中筛选出分别包括输入轴和输出轴的两类行星排，两类行星排的所有轴系子矩阵分别标记为w1和w2，由筛选出的行星排在结构矩阵G中所对应列的元素构成；

步骤四：将其余的行星排进行归类；首先，判断行星排与两个轴系w1和w2存在共同轴的情况，将该行星排扩充进具有最多共同轴的轴系子矩阵中；如果共同轴的个数相同，再检测换挡元件将该行星排与轴系相连的情况，将该行星排扩充进具有最多连接换挡元件的轴系中；一旦一个轴系中的行星排个数达到甚至超过一半时，则将其余的行星排扩充进另外一个轴系中；