保時(shí)捷918動(dòng)力傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

湖南/李治國

保時(shí)捷918動(dòng)力傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

湖南/李治國

一、概述

保時(shí)捷918 Spyder在前橋和后橋上配備了兩個(gè)機(jī)械獨(dú)立的電驅(qū)動(dòng)裝置。通過與后橋電機(jī)和V8發(fā)動(dòng)機(jī)的總扭矩相比較，對(duì)前橋電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩進(jìn)行連續(xù)控制實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)功能（PTM為保時(shí)捷牽引力控制管理系統(tǒng)）。 此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于前后橋上的驅(qū)動(dòng)扭矩控制相互獨(dú)立、完全可變且非常迅捷。

二、電動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)（如圖1所示）

圖1 電動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)

電動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)包括：1個(gè)電機(jī)、1個(gè)具有固定比例的兩級(jí)中間軸變速器（如圖2所示）和1個(gè)差速器。 不需要可換擋變速器，因?yàn)殡姍C(jī)具有較高的扭矩（即使靜止時(shí)）和較寬的轉(zhuǎn)速范圍。與可換擋變速器概念相比，此款變速器的效率顯著提高、重量更輕。 選擇的固定比例代表起步和行駛性能的最佳折中。為防止超過允許的最高電機(jī)轉(zhuǎn)速（14000r/min），當(dāng)駕駛速度超過235km/h時(shí)，將通過集成在差速器中的離合器中斷前輪與電機(jī)之間的動(dòng)力傳輸。

圖2 電動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)的中間軸變速器

1.離合器功能（如圖3和圖4所示）

離合器由電磁閥執(zhí)行器帶動(dòng)。執(zhí)行器按壓帶有傳感器板的復(fù)位彈簧上的墊片，促使驅(qū)動(dòng)環(huán)沿著軸向移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)環(huán)的外部與傳動(dòng)齒輪相連，該齒輪又通過中間軸與電機(jī)相連。驅(qū)動(dòng)環(huán)的面上有直齒，可與差速器主體直接嚙合。這就形成了動(dòng)力傳輸路徑。執(zhí)行器由DME控制單元控制。如果執(zhí)行器通電，則離合器閉合。如果電流減小，復(fù)位彈簧會(huì)將驅(qū)動(dòng)環(huán)推回其初始位置，然后離合器打開，如圖5所示。

DME控制單元通過霍爾效應(yīng)傳感器分三個(gè)階段監(jiān)測離合器的位置。為此，霍爾效應(yīng)傳感器將檢測傳感器板的位置。可以檢測到下列位置：

◆離合器打開

◆離合器閉合

◆離合器“齒對(duì)齒”

在換擋期間，旋轉(zhuǎn)震動(dòng)疊加到驅(qū)動(dòng)扭矩上，以確保離合器的可靠啟用和停用。這是通過前橋電機(jī)的相應(yīng)啟用實(shí)現(xiàn)的。

2.機(jī)油供給/潤滑

圖3 前差速器

前橋主減速器不在油池中運(yùn)轉(zhuǎn)，以便進(jìn)一步將阻力損失降至最低。高速旋轉(zhuǎn)的齒輪將機(jī)油向上吊至油槽中，機(jī)油在油槽中緩慢回流，潤濕所有相關(guān)潤滑點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)機(jī)油分配，電機(jī)在無負(fù)荷的情況下周期性啟用，以確保前橋主減速器即使在前橋電機(jī)處

于脫離狀態(tài)時(shí)也能得到充分潤滑。

圖4 前差速器分解圖

圖5 離合器工作狀態(tài)

3.電動(dòng)前輪驅(qū)動(dòng)的冷卻

變速器殼體與前橋電機(jī)一起連接到中溫冷卻回路。 冷卻液經(jīng)環(huán)形通道流過變速器殼體和電機(jī)殼體套。

4.變速器輸出軸

保時(shí)捷918 Spyder 采用帶有三銷式萬向節(jié)的驅(qū)動(dòng)軸，如圖6所示。此接頭系統(tǒng)源自賽車設(shè)計(jì)，使變速器具有重量輕、摩擦小和噪音低幾方面的優(yōu)勢。 變速器輸出軸帶有罐形套筒法蘭，此類法蘭的內(nèi)側(cè)有三道座圈。此類法蘭用作三銷式萬向節(jié)的插入傳動(dòng)軸。

三、后橋混合動(dòng)力模塊（如圖7所示）

后橋混合動(dòng)力模塊正好位于發(fā)動(dòng)機(jī)和PDK之間，由后橋電機(jī)、離合器、發(fā)動(dòng)機(jī)減震器和鋁制殼體組成。此設(shè)計(jì)允許同時(shí)傳輸內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力（并聯(lián)混合動(dòng)力設(shè)計(jì)）。 在電力驅(qū)動(dòng)或滑行期間，可通過離合器中斷后橋電機(jī)與V8發(fā)動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力傳輸。

1.離合器（如圖8所示）

圖6 三銷式萬向節(jié)的驅(qū)動(dòng)法蘭（剖面圖）

圖7 后橋混合動(dòng)力模塊

離合器為單片干式離合器，專用于可靠傳輸高達(dá)900N·m的扭矩。單片干式離合器通過軸促動(dòng)器啟動(dòng)，具體取決于行駛條件。此操作由DME控制單元控制，駕駛員幾乎覺察不到。

2.軸促動(dòng)器（如圖9所示）

軸促動(dòng)器是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器，其通過總活塞積聚液壓以啟用離合器。軸促動(dòng)器的安裝位置如圖10所示。軸促動(dòng)器是混合動(dòng)力CAN總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。芯主軸執(zhí)行器安裝在后部，位于單元托架上尾燈的正前方。傳感器單元的膨脹箱位于右側(cè)，后擾流板的正前方。

圖8 后橋混合動(dòng)力模塊剖面圖

圖9 軸促動(dòng)器

圖10 軸促動(dòng)器的安裝位置

3.發(fā)動(dòng)機(jī)減震器（如圖11所示）

安裝扭轉(zhuǎn)減震器，以最大限度減少發(fā)動(dòng)機(jī)與混合動(dòng)力模塊之間的扭轉(zhuǎn)震動(dòng)。

圖11 發(fā)動(dòng)機(jī)減震器