[發明專利]同軸布置變速器構型向平行軸布置的結構拓撲轉換方法

有效

• 申請號: 202110810562.2
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113268836B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 劉艷芳;徐向陽;孫漢喬;王書翰;董鵬;徐滎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F17/16
• 代理公司: 北京天匯航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11987
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明公開了一種同軸布置變速器構型向平行軸布置的結構拓撲轉換方法，包括步驟：將同軸布置變速器構型方案中所有構件軸系進行分類與編碼；定義同軸布置變速器的結構矩陣G和換擋元件矩陣H；經結構拓撲轉換得到的兩個軸系子矩陣和所有新增的定軸齒輪組進行合并，聯合最終得到的換擋元件矩陣，即為轉換后的平行軸布置變速器構型方案的結構矩陣和換擋元件矩陣。該方法在不改變變速器構型方案所具有的擋位或者工作模式的前提下，能夠將任意結構型式的同軸布置變速器構型方案變換為平行軸布置的變速器構型方案，而且依據此方法可以進一步拓展至三軸（含）以上布置的變速器構型方案。

技術領域

本發明涉及變速器領域，具體涉及一種同軸布置變速器構型向平行軸布置的結構拓撲轉換方法。

背景技術

電動化是全球汽車產業四大變革方向之一。《節能與新能源汽車技術路線圖（2.0版）》規劃2035年傳統能源乘用車實現 100% 的混動化。多檔（模）變速器是混動汽車最核心的部件，也是純電動汽車進一步提升動力性和經濟性的重要技術途徑。混動汽車的傳動系統具有多個動力源，除內燃機外，還增加1~2個電機來實現純電動模式、混動模式等多個工作模式，每種工作模式下可能還有多個擋位。傳統的多檔（模）的傳動系統，多采用同軸式布置，電機的引入使得空間布置成為難題，特別是軸向尺寸。如果采用平行軸布置型式，將多個動力源、齒輪組和換擋元件在多個平行軸間分散，則可縮短變速器總成的軸向尺寸。在現有的專用型混動變速器構型方案中，本田公司研發的混動變速器構型i-MMD、通用公司研發的混動變速器構型Voltec、上汽公司研發的混動變速器構型EDU都延續了傳統變速器的同軸布置型式，將所有動力源進行同軸布置，軸向尺寸較大。但是，廣汽研發的串并聯混動變速器構型方案G-MC是最早提出將雙電機進行平行軸布置的，豐田公司也在研發第四代混動變速器THS IV時，放棄了前三代混動構型方案中都采用的同軸布置型式而采用雙電機平行軸布置的構型方案，長城最新發布的檸檬混動也是采用雙電機平行軸布置型式，都獲得了較短的軸向尺寸。可見，平行軸布置型式已成為混動汽車用專用型變速器構型的一種主流結構型式。對于傳統能源汽車所用的同軸式變速器，已有成熟的構型方案綜合與優選方法及其相關算法，也有較多公開的同軸布置變速器構型方案。而對于專用型混動變速器構型方案，目前儲備方案不多，為數不多的構型方案都處于專利保護和技術壟斷階段。因此，提出將同軸布置變速器構型方案變為平行軸布置變速器構型方案的拓撲轉換方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種變速器構型方案在同軸布置與平行軸布置之間的拓撲轉換方法，在不改變該構型方案所具有的擋位或者工作模式的前提下，能夠將任意結構型式的同軸布置的變速器構型方案變換為平行軸布置的變速器構型方案，而且依據此方法可以進一步拓展至三軸（含）以上布置的變速器構型方案。

為實現上述目的，本發明提供了一種同軸布置變速器構型向平行軸布置的結構拓撲轉換方法，包括以下步驟：

步驟一：將同軸布置變速器構型方案中所有構件軸系進行分類與編碼；

步驟二：定義同軸布置變速器構型方案的結構矩陣G和換擋元件矩陣H；

步驟三：從同軸布置變速器構型方案的結構矩陣G中篩選出分別包括輸入軸和輸出軸的兩類行星排，兩類行星排的所有軸系子矩陣分別標記為w1和w2，由篩選出的行星排在結構矩陣G中所對應列的元素構成；

步驟四：將其余的行星排進行歸類；首先，判斷行星排與兩個軸系w1和w2存在共同軸的情況，將該行星排擴充進具有最多共同軸的軸系子矩陣中；如果共同軸的個數相同，再檢測換擋元件將該行星排與軸系相連的情況，將該行星排擴充進具有最多連接換擋元件的軸系中；一旦一個軸系中的行星排個數達到甚至超過一半時，則將其余的行星排擴充進另外一個軸系中；