技術解析丨保時捷兩檔箱技術細節
在開發這款兩檔變速器的過程中,保時捷在前期考慮過不同的設計方案。下圖展示了其中的六種方案。包括行星齒輪組形式(例如方案③、④、⑥)、圓柱齒輪形式(例如方案①),以及兩者的混合形式(例如方案②、⑤)。各個方案復雜度不一,方案⑥甚至采用了兩組行星齒輪排來實現兩個檔位,不難想象為什么這個方案沒有被最終采用。
值得指出的是,所有方案都有一個共性,那就是都采用了一個單向離合器、一個爪式離合器以及一個多片式離合器(圖中的黑色三角形符號代表單向離合器,黑色圓形符號代表爪式離合器)用來換檔。我們馬上會說這幾個離合器的功能。保時捷最終選擇了行星齒輪組形式的方案④,進入了量產。
我們這里就挑出方案④和落選的方案③,看看保時捷為什么這么選擇。
在第④號方案中(下圖左側圖),驅動電機通過一級齒輪組減速,連接到行星齒輪組的齒架上(藍色線)。第一檔時,太陽輪(紅色)通過左側的單向離合器(黑色三角形符號)被鎖死。此時,根據需要,變速器控制器還可以額外關閉爪式離合器(黑色圓形符號),給太陽輪“上了第二把鎖”,使其鎖死。行星齒輪組中的齒圈連接至差速器(綠色),作為變速器的輸出端。這是第一檔的情況。這一檔的傳動比為 16:1。第二檔時,爪形離合器打開,同時齒圈與齒架通過一個多片式離合器連接,行星齒輪組被“短路”。第二檔的傳動比為 8.05:1。
在第③號方案中(落選,下圖右側圖),驅動電機的轉速通過一級齒輪,與行星齒輪組的齒圈外側嚙合。第一檔時,單向離合器或/和爪式離合器鎖死。第二檔時,多片離合器鎖死。方案③的結構其實更為簡單。
為什么③號方案落選?高轉速。如果你回到上一張圖,你可以發現,在①、②、③號方案中,當電機以高轉速旋轉時,方案①和②中的多片離合器、方案②和③中的行星齒輪組的齒圈直接與高轉速“接觸”,零件的設計構型要求非常高。而在方案④、⑤、⑥中,電機出口處的一級減速成為了一道天然屏障,使得之后的零件所“接觸”到的轉速大大降低。這樣一來,行星齒輪組、換檔元件等都處于一個“轉速保護區域”,這些零件的設計、選型要求都能大大降低。反過來看方案①、②、③,這個“轉速保護區域”是不存在的。
而相比于⑤和⑥來說,方案④的優勢在于它的結構“不那么復雜”(其實也挺復雜,我不好意思說出來)。就這樣,就像為 Taycan 取名字一樣,保時捷千挑萬選,最終看準了方案④,進入了量產。
保時捷Taycan變速器中的換檔鼓
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